使用社交账号登陆

当前位置: 主页 > 前沿 > 天文 • 物理

天文学家在太阳系中发现了新行星?还是两颗?

时间: 2015年12月14日 | 作者: admin | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
天文学家曾用几十年的时间在太阳系边远的外围地带寻找可能存在的“X行星”,他们猜测有某个巨大而黯淡的天体隐藏在那里,其引力作用偶尔会扰乱我们所能看到的天体的轨道。

1.jpg


天文学家这样做是有相当充分的动机的:1846年,当在天王星轨道之外寻找X行星的时候,他们发现了海王星;而在1930年,当他们在海王星之外继续寻找的时候,又发现了冥王星。从那之后,在冥王星之外搜索X行星的行动成功的过了头——天文学家已经找到了太多和冥王星类似的新“海王星外天体”(TNO),与其把太阳系行星名单扩大到上百个,不如让冥王星降级还更合理一些。毕竟,新发现的TNO中,最大的体型也只是跟冥王星类似——据天文学家所知,太阳系外围没有什么天体能配得上“X行星”的名号。


或许,只是到目前为止。12月8日,瑞典和墨西哥的8位研究者悄无声息地向权威学术期刊Astronomy & Astrophysics递交了两篇论文,宣称他们发现了可能是X行星的候选天体,而且不是一个,是两个。他们的沉默没有维持多久,尽管两篇论文还没有接受同行评议和发表,研究者在12月9日晚把它们上传到了预印本库网站arXiv。第二天,发现新行星的消息出现在了全世界的新闻和博客文章中,与此同时,其他天文学家正在评议这两篇论文,其中持怀疑态度的居多。随后,在Twitter和Facebook等公共论坛上,专家们展开了讨论,这为我们提供了一个难得的机会,实时观看科学那有时颇显混乱的发展进程。


“通常我更愿意在论文被接受后再传到网上,”两篇论文的共同作者,瑞典查尔默斯理工大学的天文学家Wouter Vlemmings说,“但这次,我们实在是思路枯竭了。我们把论文上传到arXiv,是希望天文学界能告诉我们遗漏了什么,如果是这样的话,我们甘愿撤回论文。我自己没想到能在天文学界之外引起这么大的反响。”


两个候选天体中,绰号“Gna”(Vlemmings说,是以北欧神话中速度飞快的信使女神命名的)的那个在天空中出现于天鹰座W旁边,而还未被命名的另一个出现在距离我们最近的恒星系统半人马座α旁边。这两个天体都是天文学家利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波天线阵(ALMA)探测到的,最初,研究者以为它们是遥远的背景星系。但在数月时间内拍摄的两张不同照片中,可以看到这两个天体相对于“固定的”背景恒星都在快速移动,这表明它们到我们的距离相对来说是很近的。因为两个天体都只被观测了两次,它们的性质存在很大的不确定性,它们体积有多大,由什么组成,到我们的距离有多远,也有很多可能解释,都可与实际测出的亮度相符。


研究者称,Gna很可能是一个直径200千米的小行星,飘荡在土星和天王星之间,但它也可能是体积类似海王星的天体,距离则要远上100倍,或者也可能是一个失败的恒星——木星大小的褐矮星——在附近的恒星际空间中掠过我们的太阳系。同样地,半人马座α方向上的那个天体可以是个邻近的褐矮星、也可以是身材介于地球和海王星之间,距离相当于冥王星6倍的行星,或者是近得多的一个巨大的冰块。


另外,这两个天体也可能是虚幻的,不过是世界上最复杂、最宏大的射电望远镜阵列观测时出现的随机噪声点。卡耐基研究所的行星科学家,从事外太阳系观测的Scott Sheppard说,这两个发现都是基于仅有的两次观测,这很难让人信服。“任何东西都能制造出两个随机的数据点,而两个点总是可以用一条线连起来。”Sheppard说。要证明这些天体真的存在,他说,需要观测到第三个点,从而能清晰地显示出天体是在以固定的速度沿着直线运动。


这些天体是什么,或者说它们是不是真的存在,都是悬而未决的问题。不过,可以确定的是,之前的搜索已经为行星X设定了限制。NASA的空间望远镜,广域红外巡天探测者进行的全天搜索没有发现太阳系中存在任何额外行星的迹象,太阳周围3万亿千米范围内不存在木星大小的天体,1.5万亿千米的范围内不存在土星大小的天体。更小、更暗的天体依然可能隐藏在太阳系外围,未被我们看到,但在ALMA的例行观测中就简单地发现了它们,从统计学角度看这运气实在好得不太现实,天文学家说。


加州理工学院的著名天文学家,自称“冥王星杀手”的Mike Brown曾发现了多个大型的海王星外天体,从而促成了冥王星的降级,他在Twitter上从统计角度提出了另外一种意见。“如果ALMA真的在它那非常狭小的视场内偶然发现了一个巨大的外太阳系天体,”Brown在推文中写道,“那就表明在外太阳系存在着大约200 000个地球大小的行星,而这是不可能的。”


“更妙的是,”他后来补充道,“我刚刚意识到,如果存在这么多地球大小的行星,那整个太阳系都是不稳定的,我们全都要挂掉。”不过,Brown指出,“外太阳系或许还隐藏着大行星这样的想法是完全合理的。”


许多最刻薄的反应来自在一个公开Facebook群组中讨论该研究的天文学家。(这个群组是关于太阳系外行星成像观测的,已经不公开了。)罗切斯特大学的天文学家Eric Mamajek在推文中写道,这两篇论文“将会催生出1000篇错误的博文和新闻)”,然后他详细阐述了他在这两个天体的运动和亮度测量中发现的重大矛盾。“‘Gna’大概代表愚蠢的非小行星天体(Goofy Non-Asteroid)。”他调侃道。他提出,这两个天体可能是遥远星系中的天文现象,只是被误以为距离地球很近。


在同一个讨论组中,斯坦福大学的天文学家 Bruce Macintosh指出,ALMA发现的这两个海王星外天体起初都是在一颗明亮的恒星旁边,这是一个“惊人的巧合”。Macintosh猜测,更有可能的是,这些天体实际上是“残留的人为假象”——ALAM复杂的校准方法出于巧合在数据中制造出的幻象。


Vlemmings坚称,他和同事已经仔细地检查了这些和其他可能存在的问题,但都无济于事。无论这些天体是什么,它们都不可能是遥远的星系,因为它们太亮了,而且都是点状的。至于它们靠近明亮的恒星,Vlemmings说,实际上对数据校准是有帮助的,并且减少了出现观测误差的可能。“不过,我们肯定对这类解释抱有开放态度,并且已经多次向ALMA的同行询问是否可能人为产生这样的点源,”Vlemmings说,“但还没人能想到可行的解释。”遭到公共舆论的审判倒也不是没有好处,Vlemmings补充道。虽然突如其来的公众关注是意料之外的,“目前为止,最有帮助的反馈是,许多人提议可以帮忙用其他设备进行观测。”如果能得到天文学界的一点帮助,我们或许很快就能见到支持——或反对又一个X行星的证据了。(撰文:李•比林斯(Lee Billings)  翻译:韩晶晶)


原文链接:

http://www.scientificamerican.com/article/astronomers-skeptical-over-planet-x-claims/

尚未注册畅言帐号,请到后台注册