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一個假設的神秘行星被認為是造成太陽系外層奇怪軌道的原因,但有科學家認為這只是一個偏差導致的錯覺。

根據密歇根大學物理學家凱文·納皮爾(Kevin Napier)領導領導的一項對極遠天體的綜合分析表明,行星九可能不存在——因為它存在的證據不存在。相反,天文學家認為行星引力的影響是觀測中的選擇偏差。

預印本已上傳到arXiv,等待同行評審。

2016年,加州理工學院的天文學家康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)和邁克爾·布朗(Michael Brown)在《天文雜誌》上發表論文,為太陽系外圍尚未發現的一顆行星奠定了基礎。他們說,證據就在遠離海王星軌道的其他物體上。

這些物件稱為極端跨海王星天體(ETNO)。它們具有巨大的橢圓形軌道,以30個天文單位從未比海王星的軌道更靠近太陽,並且向外擺動超過150個天文單位。

巴蒂金和布朗發現這些軌道在近日點處具有相同的角度,這是他們的軌道中最接近太陽的點。他們進行了一系列的模擬,發現一顆大行星可以這樣聚集在軌道上。

根據他們的計算,第九號行星的質量應該是地球質量的五到十倍,繞400個天文單位的距離執行。

因為這個假想的星球如此遙遠,而且天空又是如此浩瀚,所以很難找到它。因此,搜尋這個行星一直在進行中。

就像第九行星本身很難找到一樣,極端跨海王星天體也是如此。這些物體小於行星,因此較暗。當它們離開太陽時,我們沒有機會看不到它們。這就是一些天文學家認為存在選擇偏見的地方。

研究人員在論文中寫道:“由於極端跨海王星天體(ETNO)遵循高度橢圓形的軌道,並且它們的亮度像1 / r4一樣下降,因此,幾十年內總是在近日點發現它們。”

“此外,在一年中的特定時間,望遠鏡觀測的天空範圍有限,深度有限。這些效應導致顯著的選擇偏差。”

觀察到極端跨海王星天體(ETNO)非常困難,這也意味著我們還沒有找到幾個極端跨海王星天體(ETNO)。巴蒂金和布朗進行的最初模擬僅基於6個極端跨海王星天體(ETNO),這些極端跨海王星天體(ETNO)是從各種具有未公開選擇函式的調查中收集;換句話說,任何選擇偏差都不清楚。

最近的調查對它們的選擇功能進行了細緻的研究。而且,雖然沒有一項單一的調查發現足夠的極端跨海王星天體(ETNO)構成一個全面的統計群體,但綜合調查可以讓科學家得出更強有力的結論。這就是納皮爾和他的團隊所做的事情。

他們從外太陽系起源調查(OSSOS)中選取了5個天體(之前沒有發現叢集的證據),從暗能量調查中選取了5個天體,以及由天文學家斯科特·謝潑德(Scott Sheppard)、查德·特魯希略(Chad Trujillo)和大衛·索倫(David Tholen)發現的4個天體,他們一直領導著對第九顆行星的搜尋。

由於這三項調查的目標完全不同,因此它們具有不同的選擇函式。所面臨的挑戰是如何解決這些差異,以便將這些物件有效地組合成一個大型調查。為此,研究小組設計了一個調查模擬器。

“本質上,”他們在論文中寫道,“調查模擬器透過使用調查的指向歷史、深度和跟蹤標準來模擬對太陽系天體模型種群的探測。這使得我們能夠計算一項調查對給定種群的選擇函式,這使我們能夠解釋偏差,從而瞭解真正的潛在種群。”

如果極端跨海王星天體(ETNO)聚類是由物理效應引起的,那麼它應該與納皮爾(Napier)團隊分析的較大物件樣本保持一致。相反,他們的結果表明,極端跨海王星天體(ETNO)樣品與母體在空間中的均勻分佈一致。

研究人員小心地指出,這並不意味著沒有第九行星。這僅意味著無法從極端跨海王星天體(ETNO)資料推斷出行星的存在。沒有足夠的資訊來確認或排除它。

其他證據也表明它的存在。例如,太陽系外部柯伊伯帶天體的奇怪傾斜軌道(例如塞德娜),儘管天文學家還對這些行為提出了其他解釋。

隨著對大量極端跨海王星天體(ETNO)和柯伊伯帶(Kuiper Belt)天體的分析,可能會做出更強有力的裁決,這可能意味著等待來自一個更強大的望遠鏡(如維拉魯賓天文臺)的物體,預計將在今年某個時候開始執行。

同時,對這顆難以捉摸的行星的狂熱搜尋帶來了一些真正令人驚奇的發現,包括一些可能的矮行星飛向太陽系的外邊界,以及一大堆氣態巨衛星。

因此,無論第九號星球是否存在,辯論本身對於科學來說都是驚人的——它帶來了我們可能從未遇到過的發現。

該研究結果已在預印本網站arXiv.org上釋出

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