萨曼莎·劳勒《对话》 一个艺术家对一个有遥远太阳的假想行星的概念
信用:Shutterstock 第九颗行星是一颗理论上的、未被发现的巨型行星，位于我们太阳系的神秘遥远区域
第九颗行星的存在被假设为解释了从太阳自转轴的倾斜到海王星之外小而冰冷的小行星轨道上明显的聚集现象的一切
但是九号行星真的存在吗？ 太阳系边缘的发现 柯伊伯带是一个小型冰体的集合，它们在海王星之外环绕太阳运行，距离大于30天文单位(一个天文单位或天文单位是地球和太阳之间的距离)
这些柯伊伯带天体的大小从大石块到2000公里宽不等
类似于小行星带，kbo是行星物质的剩余小碎片，从未被纳入行星
迄今为止最成功的柯伊伯带调查——太阳系外起源调查——的发现，为我们所看到的轨道提供了一个更巧妙的解释
许多这些kbo被发现有非常椭圆和倾斜的轨道，像冥王星
数学计算和详细的计算机模拟表明，我们在柯伊伯带看到的轨道只有在海王星最初在离太阳更近的地方形成几个天文单位，并向外迁移到它现在的轨道时，才能被创造出来
海王星的移动解释了高椭圆轨道在柯伊伯带的普遍性，也可以解释我们观察到的所有KBO轨道，除了极少数在极端轨道上的kbo，它们总是在海王星之外至少10天文单位
继冥王星之后，第二个柯伊伯带天体——1992年的QB1——于1992年由美国天文学家大卫·朱伊特和刘丽杏利用2
夏威夷莫纳基亚的2米望远镜
信用:NASA 星球九的证明？ 这些极端轨道为九号行星提供了最有力的证据
最初发现的几个都局限在太阳系的一个象限
天文学家希望观察所有不同方向的轨道，除非有外力限制它们
在轨道上发现几个指向同一个方向的极端kbo暗示着有什么事情正在发生
两组独立的研究人员计算出，只有一颗巨大的、非常遥远的行星才能将所有轨道都限制在太阳系的一部分，于是第九颗行星的理论诞生了
理论上，第九颗行星的质量是地球的5到10倍，轨道范围在300到700天文单位之间
关于它在太阳系中的位置，已经有几个公开的预测，但是没有一个搜索小组发现它
经过四年多的寻找，仍然只有间接的证据支持九号行星
KBOs的搜索 寻找知识库需要仔细的计划、精确的计算和细致的跟踪
我是OSSOS的一员，这是一个由来自八个国家的40名天文学家合作的组织
我们用加拿大-法国-夏威夷望远镜在五年多的时间里发现并跟踪了800多个新的千年目标，这几乎是已知的具有精确轨道的千年目标数量的两倍
地球观测卫星系统发现的kbo的大小从几公里到100多公里不等，发现距离从几个天文单位到100多个天文单位不等，其中大部分位于柯伊伯带的40-42天文单位
kbo不会自己发光:这些小而冰冷的物体只会反射太阳光
因此，对远距离探测的偏见是极端的:如果你把KBO移动10倍远，它会变得模糊10000倍
由于物理定律，椭圆轨道上的kbo将大部分时间花在轨道最远处
因此，当它们靠近太阳并且明亮时，很容易在椭圆轨道上发现kbo，但是这些kbo大部分时间都很暗，很难被探测到
这意味着椭圆轨道上的kbo特别难发现，特别是那些总是离太阳相对较远的极端的kbo
到目前为止，只发现了其中的几个，而用目前的望远镜，我们只能在它们靠近周心时才能发现它们——周心是它们轨道上离太阳最近的点
这导致了另一个历史上被许多KBO调查忽略的观察偏差:太阳系每个部分的千年生物只能在一年中的特定时间被发现
地面望远镜还受到季节性天气的限制，在多云、多雨或多风的天气条件下发现的可能性更小
在银河系平面附近发现kbo的可能性也小得多，在那里无数的恒星使得在望远镜图像中很难找到微弱的、冰冷的流浪者
OSSOS的独特之处在于，我们非常公开这些发现中的偏见
因为我们非常了解自己的偏见，我们可以在消除这些偏见后，用计算机模拟来重建柯伊伯带的真实形状
所有已知轨道大于250天文单位的kbo
OSSOS和DES发现的kbo的轨道是多方向的；先前带有未知偏见的调查发现他们在同一个方向
这张图片是利用小行星中心数据库的公共数据制作的
信用:萨曼莎劳勒 调整偏差 OSSOS发现了一些新的极端kbo，其中一半在受限区域之外，并且在统计上符合均匀分布
一项新的研究(目前正在审查中)证实了OSSOS的非集群发现
一组天文学家利用暗能量调查(DES)的数据发现了300多个没有轨道群集的新kbo
因此，现在两项独立的调查——两项调查都仔细跟踪并报告了他们在发现独立的极端kbo时的观察偏差——都没有发现集群轨道的证据
在开放系统观测和数据交换之前发现的所有极端千年生态系统都来自没有完全报告其方向偏差的调查
因此，我们不知道是否所有这些kbo都是在太阳系的同一个象限被发现的，因为它们实际上是被限制的，或者因为在其他象限没有进行足够深入的调查
我们进行了额外的模拟，表明如果只在一个季节用一架望远镜进行观测，极端的kbo自然只会在太阳系的一个象限被发现
为了进一步检验九号行星理论，我们详细观察了所有已知的“极端”kbo的轨道，发现除了两个最高的中心kbo之外，其他的都可以用已知的物理效应来解释
这两个kbo是异常值，但我们之前对柯伊伯带的详细计算机模拟，包括来自九号行星的引力效应，产生了一组“极端”kbo，其周心平滑地从40到100 AU
这些模拟预测，应该有许多外围中心与两个异常值一样大的kbo，但也有许多外围中心较小的kbo，这应该更容易检测
为什么轨道发现与预测不符？答案可能是九号行星理论经不起详细的观察
我们通过仔细调查的观察发现了不受九号行星限制的kbo，我们的模拟显示，如果九号行星存在，柯伊伯带应该包含与我们观察到的不同的轨道
必须援引其他理论来解释高中心极端kbo，但科学文献中不乏提出的理论
许多美丽而令人惊讶的物体仍有待在神秘的外太阳系中发现，但我不相信九号行星是其中之一
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