在浩瀚的宇宙中,太陽系邊緣始終籠罩著一層神秘的面紗。近年來,天文學(xué)家通過對柯伊伯帶150余顆天體的軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,意外發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人費(fèi)解的現(xiàn)象:在距離太陽80至200個(gè)天文單位的區(qū)域,這些被稱為“太陽系遺民”的天體,其軌道平面出現(xiàn)了明顯的傾斜,與內(nèi)太陽系的軌道平面存在顯著偏移。據(jù)統(tǒng)計(jì),這種情況偶然發(fā)生的概率僅有4%左右。更令人驚訝的是,有17顆天體的軌道近日點(diǎn)竟然在同一個(gè)方向聚集,偏移角度達(dá)到17°,隨機(jī)發(fā)生的概率更是低至0.2%。這些天體的軌道軌跡仿佛在訴說著一個(gè)不為人知的秘密,而解開這個(gè)秘密的鑰匙,或許就隱藏在太陽系邊緣的某個(gè)未知引力源中。
這并非天文學(xué)界首次遭遇外太陽系的引力異常。早在上世紀(jì),天文學(xué)家就曾通過觀測天王星的軌道攝動(dòng),成功推算出海王星的存在。然而,當(dāng)同樣的方法被應(yīng)用于冥王星之外的異常現(xiàn)象時(shí),卻陷入了長達(dá)百年的困境。2016年,加州理工學(xué)院的巴特金和布朗提出了一個(gè)大膽的假設(shè)——“第九大行星”。他們認(rèn)為,在距離太陽600個(gè)天文單位的地方,可能存在一顆質(zhì)量約為地球10倍的行星,正是它牽引著這些柯伊伯帶天體,導(dǎo)致了軌道的異常。
然而,近十年的研究卻并未如預(yù)期般順利。不同團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果出現(xiàn)了顯著的矛盾。巴特金團(tuán)隊(duì)后來修正了他們的結(jié)論,認(rèn)為這顆行星的質(zhì)量可能只有地球的5倍,軌道距離也縮短到了400至500個(gè)天文單位。而普林斯頓大學(xué)的Siraj團(tuán)隊(duì)則提出了“行星Y”的概念,認(rèn)為這顆行星的質(zhì)量是冥王星的25至450倍,軌道距離更近,僅在100至200個(gè)天文單位之間。更有激進(jìn)的觀點(diǎn)認(rèn)為,這些異常現(xiàn)象可能并非由行星引起,而是暗宇宙與可見宇宙量子糾纏產(chǎn)生的時(shí)空缺陷。
面對這些矛盾,天文學(xué)家們開始意識到,傳統(tǒng)的光學(xué)觀測方法可能已經(jīng)走到了盡頭。畢竟,如果目標(biāo)在400個(gè)天文單位之外,其反射光將衰減到難以探測的程度。事實(shí)上,連續(xù)7次的觀測都因?yàn)樾盘柼醵 _@時(shí),天文學(xué)家們決定換個(gè)思路——既然看不見,那就聽聲音。他們開始嘗試捕捉目標(biāo)自身的熱輻射,因?yàn)樾行堑臒彷椛潆S距離的平方衰減,在極遠(yuǎn)處反而更容易捕捉。
于是,日本AKARI太空望遠(yuǎn)鏡成為了天文學(xué)家們的“解密工具”。它的靈敏波段正好匹配第九行星可能發(fā)出的遠(yuǎn)紅外信號,因?yàn)檫@顆假想行星的表面溫度估計(jì)低至-250℃,熱輻射峰值就在遠(yuǎn)紅外區(qū)域。然而,在調(diào)試設(shè)備的過程中,卻出現(xiàn)了一個(gè)小插曲。望遠(yuǎn)鏡的信號校準(zhǔn)系統(tǒng)總是受到宇宙射線的干擾,天文學(xué)家們不得不花了兩周時(shí)間設(shè)計(jì)屏蔽裝置,并嘗試了8種不同的材料才最終解決問題。雖然過程充滿挫敗,但結(jié)果卻令人慶幸。
在分析數(shù)據(jù)的第7天,電腦屏幕上突然出現(xiàn)了兩個(gè)異常的紅外亮斑。它們的位置與天文學(xué)家們根據(jù)軌道異常推算出的天區(qū)完全吻合,熱輻射強(qiáng)度也符合地球質(zhì)量5至10倍的冰巨行星特征。團(tuán)隊(duì)里有人激動(dòng)得拍了桌子,但冷靜下來后,他們卻發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的問題:這兩個(gè)亮點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與任何團(tuán)隊(duì)預(yù)測的行星軌道都不相符。難道是儀器誤差?還是他們漏看了什么關(guān)鍵因素?
帶著這個(gè)疑問,天文學(xué)家們開始重新梳理所有矛盾的數(shù)據(jù)。他們突然意識到,或許大家都陷入了“非此即彼”的誤區(qū)。Siraj團(tuán)隊(duì)所說的“行星Y”和傳統(tǒng)的“行星X”可能并不是同一顆行星。就像太陽系里既有木星也有土星一樣,外太陽系為什么不能有兩顆未知行星呢?而量子引力模型提到的時(shí)空缺陷,又是否能夠解釋為什么他們只看到了熱信號卻找不到清晰的光學(xué)影像呢?畢竟,如果引力源真的不參與電磁相互作用,那么這種情況就有可能發(fā)生。
為了解開這個(gè)謎團(tuán),天文學(xué)家們制定了新的計(jì)劃。今年秋天,“空間與時(shí)間遺產(chǎn)巡天”項(xiàng)目將正式啟動(dòng),智利的薇拉·魯賓天文臺將把已知的柯伊伯帶天體數(shù)量增加5至10倍。天文學(xué)家們將跟隨這些新發(fā)現(xiàn)的“證人”,利用韋伯望遠(yuǎn)鏡精確測量那兩個(gè)紅外亮斑的光譜特征,同時(shí)監(jiān)測是否有0.107nHz的左旋引力波——這是量子引力模型的關(guān)鍵預(yù)言。
目前可以確定的是,冥王星之外確實(shí)隱藏著一個(gè)“引力幽靈”。但它究竟是第九大行星、“行星Y”,還是更神秘的時(shí)空缺陷,目前還無法確定。卡內(nèi)基科學(xué)研究所的謝潑德認(rèn)為第九大行星存在的概率有80%至90%,但天文學(xué)家們常說,再高的概率也抵不過一句“證據(jù)確鑿”。這次研究就像在濃霧中走迷宮,每解開一個(gè)謎題,就會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的岔路。但正是這種不確定性,才讓天文學(xué)充滿了魅力——你永遠(yuǎn)不知道下一個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)顛覆什么,又會(huì)帶來什么新的發(fā)現(xiàn)。











