科學新發現,消失的「九號行星」,其軌道或許超越了柯伊伯帶


科學新發現,消失的「九號行星」,其軌道或許超越了柯伊伯帶

2021-01-16 寒武紀科學館

近日,科學家公布了一顆軌道奇異的行星,該行星在距離宿主雙星系統336光年遠的軌道上運行,而這是一個看似不太可能的軌道,因爲這顆行星的運行軌道距離其宿主恆星和星盤很遠。這不由讓科學家想到太陽系「隱形」的「九號行星」。

圖註:HD 106906b行星,它繞著336光年遠的雙星系統運動,該行星的運行軌道其宿主恆星和可見的星盤很遠。圖片來源:NASA(ESA /哈勃)

科學家一直猜測太陽系存在第九顆行星,因爲天文學家發現海王星以外的一小羣天體,與太陽系的其餘部分相比,它們以不尋常的軌道運動。這種結構表明,這些天體是由一個巨大的看不見的行星的引力把它們放在一起的。

但是迄今爲止,科學家仍沒找到這個行星,甚至科學家提出所謂的「九號行星」是一顆拳頭大的黑洞。當然,也有科學家否認「九號行星」的存在,認爲海王星星帶的異常軌道是由於多個小物體的綜合引力影響的結果,甚至可能只是統計的異常。

不過,最近的發現給「隱形」的「九號行星」提供了一種新的解釋。

極端軌道

圖註:這張哈勃太空望遠鏡的圖像顯示雙星HD 106906周圍的環境。宿主恆星發出的光被掩蓋。恆星的星盤不對稱且扭曲,這可能是由於行星HD 106906b的引力拖船造成的。

2013年,智利阿塔卡馬沙漠的拉斯坎帕納斯天文台,麥哲倫望遠鏡發現一顆質量爲11顆木星質量的系外行星——HD 106906 b,這顆氣態巨行星系統只有1500萬年的歷史,其寄宿恆星年輕而又明亮,但是距離HD 106906 b非常遙遠,是地日距離的730倍,即近68億英里。

由於遠離母恆星,該行星受到的引力減弱,行星沿著其軌道的蠕動非常緩慢,這讓哈勃以非常精確的方式收集該行星在14年內的運動軌跡成爲可能。

通過近十年的觀測,科學家驚訝地發現,這顆行星有一個極端的軌道,該軌道非常偏離,位於宿主恆星的星盤外部,而且該星系的星盤本身看起來非常不尋常,可能是由於該行星的引力拖拽造成的。

它是怎麼到達那裡的?

那麼,HD 106906 b行星是如何到達如此遙遠的距離?以及爲什麼以奇怪的傾斜軌道運行呢?

普遍的理論認爲,它形成時離恆星很近,大約是地日距離的三倍。

但是,在星系氣體盤中的阻力導致該行星的軌道衰減,迫使其向外遷移。然後,旋轉的雙星產生的引力作用將其踢到一個偏心軌道上,使它幾乎脫離雙星系統並進入星際空間。

然而,來自外太空的一顆恆星穩定該行星的軌道,阻止它離開母星系。

圖註:行星HD 106906b可能的軌道(虛線橢圓)。

磁碟混亂

2015年,科學家發現失控行星行爲的間接證據:該星系的星盤極不對稱,並不是呈現類似「比薩餅」的圓形分布。而是圓盤的一側相對於另一側被截斷,並且它在垂直方向上也受到干擾,而不是像在恆星的另一側看到的所有行星在一個扁平的平面。

科學家認爲,每當行星接近雙星時,它就會攪動星盤中的物質。

因此,每當行星通過時,它都會截斷動星並將其推向另一側。這種情況已被科學家仿真模擬,因此,科學家知道了該行星的過去。

九號星球的類似?

在某種程度上,HD 106906 b的這種情況類似於九號星球,九號行星可能在太陽系內部形成,並在與木星的相互作用中被踢出到冥王星之外。通過的系外恆星可能通過將九號星球的軌道束縛,避免其流浪,而且使其軌道穩定。但是,九號星球的軌道可能遠遠超出了其他行星的軌道和柯伊伯帶,以至於科學家無法觀測到!

參與研究的科學家說:「新發現的HD 106906 b就好像一台用於研究太陽系的行星系統的時光機,讓我們可以追溯到46億年前,看到當我們年輕的太陽系活躍時,行星如何排列和演化。」