《紐約客》雜誌：殺死了冥王星，他又找到了繼任者？

【美國科學家週三宣佈，在太陽系發現了“第九大行星”。一石激起千層浪，引發科學界不少質疑。

美國國家航空航天局首席科學家在接受BBC採訪時表示，開普勒望遠鏡鑑別出5000多顆類似超級地球的行星，但是沒有一顆大小介於地球和海王星之間。

發現了柯伊伯帶的行星科學家戴夫·朱伊特（Dave Jewitt）則指出，這顆行星的存在在統計顯著性上達到了3.8個標準差，雖然夠得上需要嚴肅對待的標準，卻還達不到諸如粒子物理學領域所要求的5個標準差的水平。美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的朱伊特也擔心，他見過太多3個標準差的結果後來都消失不見了。

NASA的廣域紅外巡天探測者（WISE）則已經排除了距離太陽10000天文單位以內比土星更大的行星存在的可能性，只給這顆更小的“9號行星”留下一絲希望。

**完成這一發現的天文學家之一邁克·布朗，正是將冥王星逐出行星隊伍的“殺手”，****也曾誤將自己發現的鬩神星視為太陽系第十大行星。這一次，是什麼又鼓起了他的勇氣，喚起了他的希望？著名的《紐約客》雜誌在第一時間刊登了高級編輯阿蘭·柏狄克（Alan Burdick）的報道，**講述了這個故事。】

幾年前，邁克·布朗（Mike Brown）發現了太陽系的第十個行星。那是在2005年，這位加州理工學院的天文學家發現了一個被正式命名為鬩神星（Eris）的天體（他更喜歡Xena這個暱稱）。鬩神星和冥王星一樣大，它圍繞太陽的距離則是冥王星的三倍，當時冥王星還被認為是行星。但鬩神星的存在提出了棘手的問題，如：什麼才是真正的行星？如果鬩神星是行星，為什麼其它圍繞太陽運轉的小天體不是？最終，國際天文學聯合會將鬩神星歸為矮行星——“不完全是行星”的一個婉轉説法——而在布朗的促使下，冥王星也被降級了。太陽系目前只剩下八大行星，而不是十個。布朗仍然會收到想念有九大行星的人們寄來的信件，乃至深夜騷擾電話，但他並不後悔。2010年，他寫了一本書叫《我是怎麼殺了冥王星的，為什麼這是它自找的》。上週，他告訴我，“十年前，當這一切發生，人們會説：‘是否還有其它的行星？’我會説：‘不會，就是這樣，只有八大行星，我們將永遠不會有更多。’”

圖為去年7月新視野號探測器飛掠時拍回的冥王星及其最大衞星——冥衞一卡戎。圖片來源：NASA

布朗現在認為他錯了。1月20日，在《天文學雜誌》，布朗和他的同事巴蒂金（Konstantin Batygin）發表了一篇題為《太陽系一顆遙遠的巨型行星的證據》的論文，其中他們提出了令人信服的理由，説明第九大行星確實存在。他們沒有直接觀測到它，只是根據少數遙遠的天體受到其引力的影響，推斷出它的存在。在一年的觀測、計算和計算機模擬後，布朗和巴蒂金寫道：“我們揭示了一個遙遠的、偏心軌道上的干擾者的存在。”

據他們確定，這個干擾者的質量是地球的10倍，大約海王星質量的一半，而且確實很遙遠。它運行在一個橢圓軌道上，而距離太陽不少於250天文單位（1個天文單位是地球到太陽的距離，木星到太陽的距離大約是5個天文單位，冥王星到太陽則是近40個天文單位）。在遠日點，這顆新行星大概有600-1200天文單位那麼遠。它要花12000-20000年才能繞太陽一圈。這是一顆巨大的冰星，孤獨的流浪者和太陽系外圍的引力霸主，布朗和巴蒂金稱它為第九行星，約沙王（猶太國王）和喬治。“實際上我們彼此談論時會叫它胖子”，布朗説。

布朗承認，天文學的歷史上充斥着虛假的希望。法國數學家勒威耶正確預測了海王星的存在，在1846年，他還預測太陽和水星之間運行着一顆行星，他稱之為火神，最後被證明並不存在。每隔幾年，就有人宣佈X行星的發現，如某個大型天體，被伽利略和他四個世紀的後人們錯過。“如果有人只是拿起報紙讀了一下標題，第一反應會是，天啊，這些人瘋了，”布朗談到他和巴蒂金的發現時表示，“但如果有人再看着證據，他們就很難不同意證據就在那裏。”

加州大學聖克魯茲分校的天文學家格雷格·勞克林（Greg Laughlin）是少數提前知道這篇論文的人，他説：“這是一個非常堅實的動力學分析，這是一流的。如果是別人這麼聲明，你不得不打個折扣，最多1%的可能是真的。但這是邁克·布朗的組合，他有相當紮實的觀測能力，而巴蒂金是理論天才，如果它確實在那裏，那麼他們已經發現了它。”《天文學雜誌》的審稿人，法國天文學家和行星科學家亞歷山德羅·莫比德利（Alessandro Morbidelli）則説：“本文首次給出了存在另一顆行星的確鑿證據。”

第九大行星的可能性擴展了近幾十年來我們關於太陽系的知識。1992年，天文學家觀測到柯伊伯帶的第一個證據，它含有至少1000個冰冷天體，繞太陽運行的距離為30-50個天文單位。同年，天體物理學家開始計劃前往冥王星（技術上説，本身也是一個柯伊伯帶成員）的任務，宇宙飛船最終被稱為“新視野號”，去年7月到達目的地。冥王星與其説是終點，不如説是開始。在此期間，布朗和他的同事乍得·特魯希略（Chad Trujillo）和大衞·拉比諾維茨（David Rabinowitz）發現了“賽德娜”（Sedna），柯伊伯帶外一個有偏心軌道的小型冰冷天體，距離太陽不少於76個天文單位（譯者注：賽德娜是太陽系內目前已知的距離太陽最遙遠的矮行星），其遠日點則浪跡在超過900個天文單位那麼遙遠。“我們對賽德娜的發現是第一個線索。”布朗説，“這是第一個不太符合任何現有類別的天體。”

賽德娜通常被認為是一個極端的柯伊伯帶天體，儘管布朗也把它放在奧爾特雲（Oort Cloud），這是太陽系中另一個冰物質碎片的蓄水池，被認為佔據了太陽系的最邊緣。其它幾個類似的天體後來也出現了，如2012 VP113，這是特魯希略（Trujillo）和同事斯科特·謝潑德（Scott Shepard）兩年前發現的（他們取的綽號是“拜登”），這些花了他們許多時間的天體如此遙遠，只有少數在我們的一生中可以被看見。在這些已經被看到的天體中，引人注目的是它們的軌道排列是如此緊密。繪製太陽系時，你可能會從頂部查看下來，也就是垂直於黃道——行星軌道所在的平面。海王星和它軌道內的所有行星都在一個小圈內，賽德娜和其它極端柯伊伯帶天體散開在一邊，它們的近日點重疊在一起。

從側面查看太陽系就很明顯，塞德娜及其同族分享自己的黃道，傾斜一個奇怪的角度，與主黃道交叉。在他們2014年的論文中，特魯希略和謝潑德指出，這些天體的相似軌道暗示“可能是一個未知的大質量的干擾體帶領這些天體進入這些類似的軌道結構。”

行星的定義中有一個內在屬性，就是它們有足夠的質量和重力來影響太陽系中的其它天體。當布朗和巴蒂金開始更細緻地關注賽德娜、2012 VP113等組成的隊列，他們也開始思考其背後有一種更大的力在組織運作。“我們開始撓頭，”布朗説。“在一年半的長期反複分析後，我們意識到了唯一可能的答案，存在着一顆巨型行星刻畫了這些天體的軌道，迫使這些天體到了一個特別的位置。這顆巨型行星在太陽系非常遙遠的地方。”如果隨機發生，這些天體聚成這樣的隊列的概率只有0.007%。“這可不是一個好的賭注。”巴蒂金説。（譯者注：但布朗和巴蒂金把分析的對象從特魯希略和謝潑德的十幾顆縮減為6顆，令懷疑者擔心他們的結果。）

起初，他們設想有一顆行星的軌道圍繞賽德娜等天體隊列，就像羊羣的牧羊人。（天文學家把這個模型稱為“非週期性擾動理論”。）但計算機模擬清楚地表明，那樣的安排不能解釋觀測數據。“我們幾乎放棄了，”巴蒂金説。他們轉而提出了干涉性更強的原動力：一顆巨星行星位於一個偏心軌道上，與這些天體的軌道交叉但以相反方向遠離它們運行。但這樣的安排似乎也太奇特，不太可能。但這允許這樣一種預測：如果確實存在一顆行星有他們所計算的軌道和尺寸，應該有一小類柯伊伯帶天體在它的路徑已經傾斜，通過對哈佛大學小行星中心的數據快速搜索，他們發現，結果準確顯示這些天體就位於它們應該在的地方。

“我根本沒想到，我們能在5分鐘內就作出並確證我們的預測。”布朗説，“這是屬於我的時刻，當我思考完之後，我感到這是一個有趣的項目，太厲害了，這可能是真的，想一想，我的天，我真的發現了一個遙遠的偏心軌道上的引力擾動者，第九大行星真的在那裏。”

我問布朗，用行星這個詞稱呼它是否正確。“它是行星，幾乎沒有疑問。”他説，“我們現在所謂的行星，是用引力支配它們的鄰居的那類天體，而冥王星只是被海王星重力支配的奴隸。依地位，這個“9號行星”比太陽系任何已知行星都要支配更多天體，也正是因此，我們可以推斷出它的存在。所以，我們確定這不是一個小的天體，質量至少比地球大10倍，比冥王星大5000倍。在許多方面，你可以説，它比太陽系任何天體都更有資格作為行星。”

布朗和巴蒂金強烈懷疑“9號行星”是太陽系早期的遺物。起初，在40多億年前，我們的太陽是周邊諸多恆星託兒所中孵化的一個，是塵埃和氣體組成的星雲。最終，除了太陽，所有的恆星都走丟，當第一批行星——木星、土星、天王星和海王星漸漸形成，星雲的殘渣留了下來。起初，這些行星是由冰和岩石構成內核，也許是地球10倍的質量，但木星和土星迅速發展成氣態巨行星。而可能不止這四顆，現在發現的“9號行星”也許就是失敗的一顆，也許它在早期過於靠近其它的行星，而被它們的引力扔到了太陽系遙遠處。“如果它存在，它幾乎可以肯定是木星、土星、天王星和海王星四大組合的第五個成員。”勞克林説。

像“9號行星”這樣的冰巨星在銀河系普遍存在，缺乏這樣的存在，我們的太陽系已經顯得異常，布朗和巴蒂金的發現改變了這一點。“宇宙中最常見的那類行星我們一無所知，因為我們的太陽系中沒有。”布朗説。“現在我們有了一顆，只是我們還不瞭解它。”勞克林説，“如果這是真的，那是一件大事。因為這是一個和我們靠近直接觀察到的完全不同的世界，但卻是銀河系經常產生、很有代表性的類型。”

當然，還沒有人看到它。“我確實認為它會被發現，我希望是5年內。”布朗説，“無論它的軌道在哪裏，都在地球上望遠鏡的觀測範圍內。”如果“9號行星”在近日點附近，許多業餘望遠鏡都能隱約看見，很可能目前為止已經被看到過了。而在遠日點，只有一兩個望遠鏡能看到它，如位於夏威夷島莫納克亞山的昴星團望遠鏡。發佈論文的原因之一，據布朗説，就是為了加速對它的發現。“我們給大家一個藏寶圖，並説‘看這裏’，我想會有很多人來搜索。讓我有點難過的是，我們親自找到它的概率並不高。我真的很想發現它，同時，我真想看到它，親自確認它在那裏。”

布朗告訴我，最愉快的事情之一，就是他和巴蒂金在這個項目上的合作。遊蕩到對方的辦公室，寫方程式、畫圖、模擬運算，建立了理論和觀測的聯繫。“這是很熱烈的，很令人愉快，”他説，“有時他去了別的地方，我坐在我的辦公室會想，他什麼時候會進來？他什麼時候會進來？然後他就進來了。如果我去他辦公室，他也會如此期待。我想，我們的努力最後都奏效了，我們最後發現了。”

布朗（左）和巴蒂金（右）

在發現第九大行星的新聞公告前一天，勞克林告訴我，他感到緊張。“我擔心它是否真在那裏，”他説，“今天早上，我手頭上的任務遇到了些麻煩，我陷入了一種思索，這個太陽系外圍巨大、寒冷的天體或許存在，也或許不存在，”他補充説，“我相信有68.3%的概率它在那裏，這個貌似可信又似是而非的可能，完美得令人沮喪，這一種對可能性的強烈意識，也是轉而面對神秘的未知。”難道我們不是都被某個遙遠的、偏心軌道上的干擾者所吸引嗎？給它一個名字吧：上帝、數學、父母、孩子、對真理的追尋、和平或美。“我們沒看到它，”布朗説起“9號行星”，“但我們能感受到它。”

（翻譯：龍科多）