未知行星将导致柯依伯带天体的轨道异常
2012年,位于里约热内卢的巴西国家天文台罗德尼·葛姆斯(Rodney Gomes)教授在美国天文学会议上报道了关于未知行星的研究结果。葛姆斯发现,柯伊柏带约有6—7颗天体的轨道都显得非常奇怪,其中包括非常有名的赛德娜(Sedna),与现有的太阳系模型预测的正常轨道情况不同。虽然导致这些天体运行轨道异常可以有不同的原因,但最简单、最直接的解释就是太阳系中还存在一颗尚未被发现的未知行星。这颗行星的质量足够大,其引力足以影响柯伊伯带天体的运行轨道。
不管如何,如果真的存在这样一颗未知行星,由于距离太阳非常遥远,这颗天体可能非常暗弱。因此很难被望远镜发现,要想找到它将是一项挑战。由于未知行星会对柯伊伯带天体施加引力摄动影响,因此科学家们可以感受到它的存在。
由于不同距离的天体之间都会存在相互作用,因此需要考察尽可能多的天体,才能使得轨道计算更为精确。葛姆斯对92颗柯伊伯带天体的轨道进行了分析,发现如果没有一颗未知行星的扰动,这六颗天体的轨道将运行在一个近乎圆形的绕太阳公转轨道;当假设有一颗未知行星扰动,这六颗天体才有可能运行在如此高偏心率的轨道上,即计算的轨道与实际观测到的轨道吻合。
根据假设,这颗未知行星有两种可能,一种可能是:大小与海王星相当,直径大约为地球的4倍,距离太阳约2250亿千米(1500个天文单位)。另一种可能是:大小与火星相当,直径约为地球的一半,但运行轨道是极高偏心率的椭圆轨道,周期性地运行至距太阳约80亿千米(53个天文单位),这同样也可以影响柯伊柏带天体的运行轨道。
葛姆斯猜测这颗未知的行星可能是被其原先所在的行星系踢出后,成为一颗流浪行星,又在随后被太阳的引力俘获而留下的外来者。或者,也有可能这颗想象中的行星形成于更加靠近太阳的位置,只是后来在与其它太阳系大行星的引力作用下被抛出到了现在的外缘位置。
由于未知行星的一切都是未知的,这颗行星在什么位置,它的运行轨道是圆形还是椭圆形的?轨道偏心率是多少?质量和体积是多大?这些都是假设的,所以这种轨道计算存在很大的不确定性。葛姆斯的计算结果并未能为天文学家搜寻这颗未知行星提供任何位置信息,他说:“它可能在任何位置上。”
目前已经被观测证实的海王星轨道之外的大型天体