假设的海王星外行星
此条目介绍的是关于海王星外行星包含已推翻假设在内的整个探索史。关于在2014年左右提出的假设行星具体概念，请见“第九行星”。此条目页的主题是假想推测行星。关于已知的海王星外非行星天体，请见“海王星外天体”。
假设的海王星外天体自从1846年发现第八颗行星海王星之后，就有人不断的在猜想是不是还有在海王星轨道外侧的行星存在着。历年来，在海王星轨道外侧的区域发现了形形色色想像中的天体，并且曾经几乎被确认为可能是海外行星。
命名法
[编辑]虽然在历史上曾经改变过行星的数目（特别是谷神星或其它一些小行星曾经被当成行星），继天王星与海王星之后成为“第九颗行星”，而第九颗行星和第十颗行星一般都被当成是假设中的在海王星外的行星。
历史
[编辑]1846年至1930年：搜寻第九颗行星
[编辑]X行星的假设，最早来自19世纪晚期的罗威尔。因为海王星的观测位置与理论预计的位置并不完全吻合，罗威尔认为在海王星之外还有第五颗类木行星，这是存在着第九颗行星最早的基础。当罗威尔假设X行星时，X的意思是未知的，并不是罗马数字的第十；冥王星（在2006年前被视为第九颗行星）被发现之后，X行星被用来解释外行星轨道被查觉的异常现象。旅行者2号于1989年掠过海王星时对其质量进行了更精确测量，发现之前的海王星质量被高估了0.5%。使用新的海王星质量重新计算海王星和天王星之间的摄动，完全解释了海王星的轨道[1]，不再需要一颗额外的行星来解释，因此在1990年代假设的行星便消声匿迹了。
1930年至2006年：搜寻第十颗行星
[编辑]从1930年冥王星被发现，至2006年正式为行星下定义，天文学家和一般大众都不断推测第十颗行星的存在。第十颗行星经常出现在科幻作品，而且媒体也经常对新发现的海王星外天体（TNO）进行报导。
柯伊伯带的发现，使天文学家对第十颗行星的期望越来越高，很可能真的会有一颗天体被授予第十颗行星的头衔，而最有可能的是某一颗类似冥王星的天体。2003年发现的TNO136199 （阋神星）是成为第十颗行星最有可能的候选者，但是2006年的国际天文学联合会年会定义了行星这个名称，将它归类为矮行星。
2006的行星重定义将冥王星从行星的名单中剔除，阋神星也不可能以轨道优势的原则跻身为第十颗行星。如果没有其他定义上的变动，符合标准的任何对象将会被分类为第九颗行星，而不是第十颗行星。
基于现代的太阳系形成理论，一些天文学家相信大小如同火星的绕日天体仍有可能被发现。其中如果有合于2006年行星重定义的天体，它将会是第九颗行星。[2]目前，仍没有合于这样条件的天体被发现；截止到2011年2月之前，亦没有任何被假设存在的天体具有成为潜在行星的实力。2016年1月，加州理工学院的研究者发现疑似第九大行星存在的证据。研究者发现已知的柯伊伯带天体轨道分布表明这些天体极有可能受到一颗大行星的引力作用，推断在海王星外存在一颗未发现的大行星。[3][4][5]
2014年发行的《天文物理期刊》指出，WISE排除了在10,000天文单位有土星大小的物体，及至26,000天文单位（0.4光年）内木星大小或更大的物体的可能性。
2014年皇家天文学会每月报告中的一篇论文指出，外太阳系中至少还有两颗比地球还要大的行星。
曾经发现的候选者
[编辑]克莱德·汤博
[编辑]自从克莱德·汤博在亚利桑那州罗威尔天文台（Arizona's Lowell Observatory）发现冥王星后已经经过数十年。但是许多天文学家从来没有放弃去寻找太阳系中第十颗更远的行星；因为第八颗行星运行轨道的不规则，激发了科学家这种念头，他们猜想可能就是那神秘行星X（Planet X）的重力作用，才使得海王星的轨道不规则。但到现在为止，所有希望证实行星X的努力全部失败。
1972年，一个加州大学的科学家宣称他可能终于找到那令人迷惑的行星X了。劳伦斯·利佛摩实验室（the Lawrence Livermore Laboratory）的约瑟夫·白莱地（Joseph L. Brady）写了一篇文章，登载在太平洋天文学会杂志（The Journal of the Astronomical Society of the Pacific）上面，他描述了这第十颗行星距太阳的距离和它现在在天空中的位置。他这次“发现”并不是观察到一张照相底片，而是分析哈雷彗星在接近太阳时奇怪的行径推求得到的。
白莱地寻查了几乎在一千七百年以前的历史观察资料，发现了一个奇特的不规则现象：每次哈雷彗星最接近太阳的日子，总比预测的早或晚至四天。这种变化显示，可能有一个未知的力量，影响了这彗星的运动。这可不可能是比冥王星更远的行星的重力作用造成的呢？
四年之中，白莱地不断地将十颗行星太阳系的数学模型输入至计算机内，以寻找一个尚未发现的、而且会引起哈雷彗星轨道不规则性的行星的特性。渐渐地，计算机描绘出行星X的大概：它有土星（第二颗最大的行星）三倍的质量大，离太阳将近六十亿英里远（比冥王星轨道的1.5倍还要长），完成绕太阳一周的运动约需 464 年，它运行轨道的平面比一般行星运动的平面倾斜六十度，最奇怪的一点是：它绕太阳旋转的方向与所有其他的行星相反。
为了要说服怀疑论者，白莱地已经又开始做更多的计算工作去验证行星X对已知太阳系外围行星轨道可能产生的重力作用。然而，真正有效的办法必须是看得见的──一张行星X的照片。因为它距太阳很远，它只会反射少量的光；而且白莱地的计算显示，这行星现在正位于仙后座，而那里正杂乱散布着许多星星，我们很难找到行星X。[6]
塞德娜（Sedna）和创神星（Quaoar）
[编辑]在2000年代的早期，两颗被发现且够大的TNO，虽然没有在科学界引起足够成为行星的重视，但迅速的被媒体称为第“十颗行星”。创神星是在2002年被加州理工学院的科学家发现的，虽然明显地比冥王星还小，但在发现时确实是当时第二大的TNO。
另一个天体塞德娜是在2004年发现的，当时它是太阳系内所知最遥远的天体。因为它的位置比被认为是太阳系形成早期被行星散射而成的柯伊伯带 －彗星的来源－ 还要遥远，而被推测为奥尔特云的成员。塞德娜的大小被认为是介于冥王星和创神星之间。
阋神星
[编辑]被称为阋神星的海王星外天体是在2005年初期从2003年的影像资料中发现的[7]。经由哈勃空间望远镜的观测，他的大小被推断为2398公里，比冥王星大了4.81%，因而在2006年被认为是颗行星[8]。由于阋神星的距离过于遥远，这个大小不是直接测出的，而是根据它能吸收到的阳光所能提供的温度和反射能力估计的。不仅许多媒体都对外报导阋神星是太阳系的第十颗行星，连美国国家航空航天局在当时都支持这样的分类[9]。
阋神星的一位发现者注意到，如果冥王星被认为是一颗行星，那么这颗新发现且更大的也该是颗行星[10]。当时被发现在柯伊伯带上与冥王星有着相似轨道的TNO天体至少已经有700颗，不过阋神星有着高倾斜角（44°）的轨道。不同于冥王星的是，阋神星不是位在柯伊伯带上，或是传统上所认知的行星重心所在的轨道平面，因此它还是异于冥王星的。最后，阋神星被归类于新设立的矮行星，它的发现也是冥王星被重新归类为矮行星的主要原因。
堤喀
[编辑]路易斯那大学拉斐特分校的两位天体物理学家约翰·马泰塞（John Matese）与丹尼尔·惠特迈尔（Daniel Whitmire）在2011年2月公布，他们主张在太阳系奥尔特云内应有一颗气体巨行星，命名为堤喀[11]（Tyche）[12]，名字源于希腊神话中的命运女神。堤喀的绕日轨道据推测约为冥王星轨道的375倍，即15000天文单位。据估计，它的质量为木星的四倍，表面温度约为-73°C[13]。但于2014年经美国国家航空航天局广域红外线巡天探测卫星（WISE）观察后已排除这可能。
曾被建议的名称：泊瑟芬（Persephone）或普洛塞庇娜（Proserpina）
[编辑]传统上，太阳系的主要天体都以希腊或罗马的神来命名，在76年前，当时所知太阳系最外层的行星－冥王星（Pluto），相当于希腊的冥王黑帝斯（Hades），就是这样子以罗马的神命名的。因此泊瑟芬（中文意义是冥府女王或冥后）是最常被建议给这一颗可能成为新行星的天体的名字。冥府女王泊瑟芬是黑帝斯的妻子，因此很适合做为第十颗行星的名字。
这个名字早在1899年（在1930年发现冥王星之前）就已经被第399颗小行星使用了；依据国际天文学联合会的小天体命名委员会为小行星命名的原则 －有一项政策是反对天体的名称太相似，将海王星外天体命名为泊瑟芬是不太可能的。
另一个可供选择的提案是命名为普洛塞庇娜（Proserpina）－冥王的妻子；但是这个名字也在1853年就被第26号小行星取用了，与泊瑟芬一样违反了提名的原则，虽然有些小行星的名字和外行星的卫星共享。
泊瑟芬的母亲 －狄蜜特（ Demeter）和冥后的母亲 －刻瑞斯（ Ceres ）也都已经分别命名第1108号小行星和谷神星（狄蜜特还曾经被非正式的做为木卫十（ Lysithea ）的名字）。参阅古希腊的埃勒夫西斯神话可以更清楚的了解希腊和罗马神话之间的关系，在历史上令人好奇的是，在17世纪时，刻瑞斯和泊瑟芬曾经一度被当成地球和月球的名字。
当前搜索新行星的重点
[编辑]柯伊伯带和离散盘
[编辑]可以说柯伊伯带和离散盘的搜索的确一度让人们发现了新的行星，即柯伊伯带的冥王星和离散盘的阋神星，但最终都归于矮行星。随着一系列海王星外大型天体的发现，它们的分布规律也逐步了解清楚：柯伊伯带和离散盘的星体相互间结构相似，距离相当（30～100天文单位），较大星体应有较高亮度和可探测的运动。因此，随着对海外星体的深入观察，新的较大星体或者很快被发现，或者数十年内就能证实较大天体已经探索穷尽。事实上，2002～2003年是发现海外大星体的高峰年，之后就逐年减少，可见较大星体的发现过程已接近尾声，连续数年对较大天体的零发现将确证这一海外区域的主体构成。
奥特云
[编辑]奥特云是长周期彗星的源头，它是凝聚成太阳系的巨大星云的外围部分，这些稀薄的星云物质早已冻结成冰石块，被太阳引力束缚而仍停留在1光年范围内，在广阔空旷的黑暗中缓慢运行。这里没有巨大的引力牵引促使它们凝聚，但也没有巨大的引力潮汐防止它们凝聚，或许它们在无数次碰撞中最终形成了巨大星体和壮观的卫星系。由于它们太遥远，也就太神秘，因此充满想象的空间：从认为这里只有冰石块，到小行星，到大行星，再到巨行星，甚至到昏暗的褐矮星，各种猜测各种理论激发着新的想像和探索。
目前发现的较大的特殊星体塞德娜，其近日点远超其它所有已知海王星外天体，远日点很接近奥特云边界，很可能它是奥特云庞大家族的冰山一角。可见奥特云具备拥有大天体的诸多条件：巨大的总质量、漫长的演化、相当大的使者塞德娜。
如果新星体大小与冥王星相当，看来只能被定义成矮行星；如果它达到地球的级别，必将有可观的卫星家族，其内部构造和地质活动也将复杂而有序，甚至有可能聚集热能而拥有大气、湖泊，或许它在某些程度上类似于木卫四、土卫六或海卫一，更可能具备完全不同于已知的任何星体的景观，到那时被定义成新行星应该没有异议。
相关条目
[编辑]- 第五行星，历史上曾猜想存在于火星和木星轨道之间的行星。
- 曾经被认为是行星的天体列表
- 科幻中的太阳系外行星，小说中的海王星外天体。
- 太阳系的假设天体列表
- 奥特云
调查望远镜
[编辑]- 大型综合巡天望远镜(LSST)
- 泛星计划 (Pan-STARRS)
- 广域红外线巡天探测卫星(WISE)
参考文献
[编辑]- ^ Standish, E. M. Planet X - No dynamical evidence in the optical observations. The Astronomical Journal. 1993-05, 105: 2000 [2021-03-31]. Bibcode:1993AJ....105.2000S. doi:10.1086/116575. （原始内容存档于2017-04-03）.
- ^ Distant world tops Pluto for size. 2006-02-01 [2022-10-19]. （原始内容存档于2022-12-09） （英国英语）.
- ^ Caltech Researchers Find Evidence of a Real Ninth Planet. California Institute of Technology. 2016-01-20 [2022-10-19]. （原始内容存档于2023-02-21） （英语）.
- ^ Witze, Alexandra. Evidence grows for giant planet on fringes of Solar System. Nature. 2016-01-01, 529 (7586): 266 [2022-10-19]. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/529266a. （原始内容存档于2022-10-12） （英语）.
- ^ Batygin, Konstantin; Brown, Michael E. EVIDENCE FOR A DISTANT GIANT PLANET IN THE SOLAR SYSTEM. The Astronomical Journal. 2016-01-20, 151 (2): 22 [2020-09-29]. ISSN 1538-3881. doi:10.3847/0004-6256/151/2/22. （原始内容存档于2021-05-10）.
- ^ 台湾银禾文化事业有限公司 拜访太阳的家族-太阳系 1988年3月第四版 审定者:石育民教授
- ^ Astronomers detect '10th planet'. 2005-07-30 [2021-03-31]. （原始内容存档于2021-05-27） （英国英语）.
- ^ [1][永久失效链接]
- ^ NASA-Funded Scientists Discover Tenth Planet. NASA. [2021-03-31]. （原始内容存档于2021-05-27） （英语）.
- ^ Astronomers point out 10th planet using Palomar Observatory photos. SignOnSanDiego.com. [2007-12-30]. （原始内容存档于2009-04-13）.
- ^ 太阳系边缘或发现最大行星 质量为木星4倍. 科学网. 2011-02-15 [2011-02-15]. （原始内容存档于2019-05-14）.
- ^ Up telescope! Search begins for giant new planet. The Independent. 2011-10-23 [2021-03-31]. （原始内容存档于2019-03-07） （英语）.
- ^ Search on for Tyche, believed to be largest planet in the solar system. Mail Online. Daily Mail. 2011-02-14 [2011-02-14]. （原始内容存档于2011-02-15）.
