It’自卡特科天文学家Mike Brown和Konstantin Batygin以来已经过了两年了 爆炸性要求:基于Kuiper带上物体的轨道运动—海王星之外的一个地区是冥王星和其他冰冷的身体的所在地—there must be 一个非常大的 某物 更远,隐藏在太阳系的其余部分的微妙引力拖船。

棕色和巴蒂金 ’最好的车型将这种神秘的物体放在大约10次地球上’S群众,也许距离海王星距离的距离比海王星更远,而目前在星座猎户座附近的天空中可能是一个20,000年轨道的漂流。棕色和蝙蝠叫它“行星九,”将其提升到冥王星持有的位置(这是 减少 to “dwarf planet”当2006年的地位时,布朗发现了多个像海王星的多种冥王星世界。几个月内,一大群的理论家和观察员将自己抛入搜索中—到目前为止,这已经空了。行星九仍然顽固地依赖于缺席。

远离太阳的未知行星不是一个新的想法;他们 常年爆发 在天文学中。这些索赔追溯到19世纪,并培养了海王星和冥王星的发现。什么让星球九个不同的是我们现在现在了解了大量的太阳系—虽然一直变得越来越努力,但仍有一个隐藏行星的巨大和剧烈的深渊。从我们的太阳系中留下的弗拉特·弗洛茨的旋转冷冻位’最早的时刻。一个大星球’S Gravity可以像拇指一样表达拇指,巧妙而是基本上调整这些所谓的Trans-Neptunian对象(TNO)的运动。随着天文学家使用新的望远镜和其他仪器来迅速地映射到太阳系的最后一个边境,他们一直发现似乎是一个星球九个–shaped hole in it.

棕色和巴蒂金 ’S提出的行星手上解释了一些TNO中观察到的轨道奇怪。在他们的 初始论文 该对展示了最近发现的TNO群体,奇异的轨道几乎垂直于已知行星的平面,可以哄骗并将其保持在偏远的隐藏世界的重力。其他NewFound TNO在Telltale Wilegle中移动 轨道共振,在复杂模式的网上定期彼此扰动,其中暗示了与一些伟大的,看不见的群众的进一步相互作用。行星九’由于的引力影响甚至可以作为 一个解法 到了长期的阳话为什么太阳’S旋转轴倾斜六度歪斜到内部行星的轨道。

Mike Brown(左)和Konstantin Batygin(右)完成他们的首次纸张在2015年12月1日星期六中的九个中的存在。 信用Konstantin Batygin.

行星九个也与太阳系的新兴意识一致’s early days were 混乱的混乱,其中木星和土星早期形成散落较小,胚胎世界进入阳光或间隙空隙。在这张图片中,九个可能是 一个出境的世界 通过足够的碎片犁过,慢下来,被困在太阳腹地。或者它可能是另一个明星的外星人, 引力捕获 当它漫步到我们自己的时候。以一种间接方式对我们的存在负责—向内散落而不是向外,它可能会破坏地球’S轨道,预防生命’s genesis here.

进一步的是,行星调查其他明星的行星调查显示了我们的银河系中最普遍的世界 传递相似之处 到推定的行星九—so-called “super-Earths”这是地球和海王星之间的大小的中间,并且在我们检查的大多数恒星周围出现。如果行星九是真实的,它可能不仅仅是街区上的另一个星球;它可能是我们熟悉的太阳系与我们现在在银河系的其他地方看到的缺失的联系。

“我尽量不要对自己的结果成为宗教信仰。它’保持持怀疑态度的重要性,” Batygin says. “但我实际上觉得比两年前更舒服,因为该理论仍然持续升高。我们看起来越多,我们就越看到一个太阳系,这没有一个没有星球九个没有任何意义。”

太阳系中最神秘的物体

在宣布之后的几个月里,许多星球九个’最热情的寻求者(棕色主任中间)预测它可能会在接下来的冬季结束时找到—那是,现在。今年1月,布朗仍然是 : 基于“统计上严格的计算”融合所有可用数据,行星只有一个10,000次机会 不是 在那里,等待被发现,他发了推文。换句话说,棕色’最好的猜测是星球九个有99.99%的真实概率。

Astronomer Scott S. Sheppard在华盛顿州Carnegie Scients的一个星球九个猎人,D.C,最近将赔率达到85%—估计与他更保守的研究风格一致。 2014年,棕色和巴蒂金前两年’S Bombshel​​l(并且少得多的粉丝),Sheppard和Gemini天文台天文学家Chad Trujillo 发表 他们自己的索赔 一个未被发现的超地球 在外太阳系统中。

Sheppard和Trujillo.’工作有关的工作可能是什么—after Planet Nine—太阳系中的第二个最神秘的物体:1,000公里的TNO称为SEDNA, 发现 2003年由棕色,特鲁希略和另一个同事。

目前,Kuiper皮带中的物体的聚集轨道在海王星之外为行星九的存在提供了最佳证据。 SEDNA的轨道(紫色)以及其他几个物体(粉红色)的轨道表明它们已被假设的行星(橙色)推出。行星九种的引力影响也可以解释垂直于太阳系平面的另一个物体(蓝色)轨道。 信用CALTECH和R.受伤 IPAC.

SEDNA占据了11400年的奇怪“eccentric”轨道:一个细长的椭圆,它比冥王星更远的椭圆超过20倍 并且永远不会让它比海王星的两倍更近 ’距离太阳的距离。这样一个极端轨道可能是一个暴力过去的疤痕,一个迹象很久以前很久以前从它的标准盘旋都会引起野外的新轨迹。在外太阳系统中,这种轨道倾向于在一端束缚,无论巨大的行星最初都是汹涌的汹涌。但塞巴’S没有附在海王星。它似乎脱离了一切,没有别的看太阳的轨道分享了奇怪的轨道物质—也就是说,直到Sheppard和Trujillo发现了第二个分离和偏心的SEDNA样(但要小的)对象,2012年VP113。

一“Sednoid”可能是侥幸;两个建议存在大,几乎不瞥见的独立物体。他们是如何到达那里的?棕色和其他人早期提供的一种可能性,就是这种奇怪的轨道来自我们太阳系中的一颗传球的机会遭遇’S婴儿期。但是一个晦涩的细节使sheppard和trujillo建议原因是一个隐藏的星球:沉积物与其他几个最近报道的其他几个人分享了不可思议的对齐“extreme”TNO。所有人都以高角度偏离偏心轨道,到存在已知行星的磁盘状平面,周期性地俯冲其轨道中的该平面—当他们使他们最接近太阳的方法时,都俯冲了这架飞机。在天文学的术语中,他们聚集在一个共同“临时的论点。”

“通常,临思埃中的争论应该是随机的,在完整的0到360范围内具有任何角度。但这些都是非常不可能聚集在一起,” Trujillo recalls. “可以将它们限制在一个狭窄范围内的事情之一,这种情况就是存在越来越远的地球。…斯科特和我做了一些简单的模拟,建议这是一种可能性,但我们没有’T进入很多细节—我们主要是报告2012年VP113的发现。”

两年后,棕色和巴蒂金’纸卷曲迸发,建立在谢泼德和特鲁希略’与数百种模拟的工作,以获得可能的世界的质量和轨道—a treasure map 行星狩猎天文学家。这个星球九个假设诞生了,以及友好但激烈的竞争持续到这一天。

“这是最好的,” Sheppard says. “我们注意到那里有些奇怪的事情,并展示了为什么它可能是由于一个大的星球。然后他们建立在那之上,实际上有一个轨道的这件事。我不’认为我们有什么可以证明的,但找到这个星球会很有趣。谁碰巧在正确的时间在正确的位置指出望远镜会这样做。”

一根针在天体的干草堆

大多数猎人都认为,如果行星九是在最近的阳光下的任何地方,那就足够明亮了。相反,它可能靠近aphelion—它的轨道最外面的扫描,在那里移动最慢,从而花费大部分时间。在地球中看到’S Sky,它现在可能看起来像一个小点比冥王星中的一个微小’中型卫星,几乎不知不觉地对抗满天星斗的背景。已经发现了微弱的TNO,意味着星球九个应该在世界各地的许多望远镜范围内。但是,正如贝蒂金所说的那样,“可用于隐藏在地球的房地产金额是天文学上的。”这意味着满月覆盖的面积为约400平方米的天空,或者面积为2000倍。

在这个巨大的空间内有一个体面的发现机会,人们需要一个非常大的聚光镜,深深地进入天空,以便暗淡的暗淡物体以及广场,以便快速扫描针头的大块大块一个天体的干草堆。在地面上只有几个望远镜(并且在太空中没有)夸大。

棕色和蝙蝠谷使用最适合此搜索的设施—8.2米的斯巴鲁望远镜在一个休眠夏威夷火山的Mauna Kea山顶上。 Sheppard和Trujillo也是如此,同时在几个其他大型望远镜的观察中扣押他们的赌注。使用底座’S的新宽野,870万像素超级Suprime-Cam,任何一个团队都可以覆盖六个完整的卫星’每张图片的价值。每个连续几个晚上都会拍摄穹苍的快照,然后使用计算机查找任何慢慢改变位置的未进行对象。

在夏威夷休眠火山马杜卡·克亚岛上面的斯蒂鲁望远镜上方的银河系和猎户座的星座。 Subaru是寻找行星九的首屈一指的天文台,被认为是在这宽敞的天空中的某处潜伏。 信用Sebastian Egner,斯巴鲁望远镜 NAOJ

搜索只能在一年中的某些时候发生,主要是在北半球’秋天和冬天,当行星九个可能生活的普通区域很高。因此,这些竞争对手往往会观察到几乎背靠背,一支球队几乎抵达,因为另一个队伍就是打包离开。早些时候,两支球队共享数据并将调查区域分成一个或另一个将会观察到的包裹。但现在他们遵守自己,盲目地重叠了他们对任何给定的天空的监控—不是不信任,只能确保集体搜索尽可能彻底。而不是刚刚观察任何一系列的天空,而且竞争对手正在选择通过他们的独立观察每次或更多。

高空天气有时犯规,狭窄的观察窗口和两支球队’斯巴鲁最近观察会议已经明显不幸。近乎持续的雪地和冰雹在去年12月的一个果实跑步上为棕色和巴蒂金而涂抹了天空;当一只冰块冷冻到斯巴鲁的冰块壳时,他们的最后一夜特别严峻’S保护圆顶阻止了它们甚至可以访问望远镜。在1月份的另一个旅行中,天气恶劣地阻止了Sheppard和Trujillo制作了70%的计划观察。在棕色和蝙蝠期间’2月份最近的郊游持续高空风吹在奇妙的形状中,蒙皮地涂了恒星。“I like pancakes,” Brown Qupped. 上 Twitter, “but not this many.”天气贫乏困扰,是什么开始,因为飞轮变成了更长的漫步。

来自档案馆

一of the most sweeping data sets now narrowing down Planet Nine’可能隐藏的地方根本没有来自望远镜搜索—but rather from NASA’S Cassini Orbiter在土星,它在2017年在2017年陷入了戒指的星球,经过13年期待[9月]。这足以让航天器记录任何微弱的扰动,遥远的星球可以诱导在土星’在阳光下的运动。巴蒂尔和棕色后’■NASA Jet推进实验室的一支团队由物理学家William M. Foldener领导,在某个使命期间横过的位置数据卡西尼进行搜索,寻找这种异常, 但没有找到。这意味着如果行星九个存在并且大约10个地球群众,则必须在更长的时间内,比想法更古怪的轨道 尽管是2016年首次预测的遥远,但接近一个aphelion。很远的距离会使它更加困难。或者,它可能小于10个地球质量,仍然靠近棕色和蝙蝠块’S Cononical预测轨道。

或者它可能根本不存在。

“这里的刺痛可能性是星球九是刚刚的’遥远,然后我们必须等待新一代更好的望远镜找到它,” Batygin says. “另一种可能性,我尽量不考虑太多的是它’s在银河系中。” That’是弧光的银河盘的盘,就像夜空一样弧形的骨干。一小部分的行星九’拟议的轨道通过这个地区,在这里,昏暗的冰川爬行的行星点可以隐藏在厚厚的背景星星中。

只有一个近期设施可以轻松刺穿银河系’S光照面纱:大型舞台调查望远镜(LSST),一个天文台的天文台,8.4米 宽田镜子挂在一个三千兆像素相机。目前正在智利建设,并在每晚在2022年开始进行调查’S观察结果LSST将捕获20 TBRABYTES’值得天空的全景视图,以创建前所未有的深度和细节的天体时间流逝电影。它的膨胀视图可能会揭示数百个额外的极端TNO,提供洪水的硬数据,进一步测试棕色和蝙蝠’假设。即使行星九个相当昏暗,特别是遥远,在银河飞机前面,也应该弹出最重要的证据或反对它的存在 LSST.’s colossal database 在几年内进行调查’s debut—假设在此之前没有找到。

与此同时的卡西尼’s不是正在进行的搜索中使用的唯一档案数据。由天文学家大卫杰德斯领导的团队在密歇根大学采取了不同的方法:在第五个和最后一年的项目中寻找来自黑暗能量调查(DES)的积累图像内的星球。旨在绘制夜空的第八,DES’S视图与棕色和蝙蝠巧成面巧合’对行星最佳猜测九个’近似天体位置。该项目’S Workhorse是暗能摄像机,一个570万像素的仪器,具有底座的视野,底座的视野’s。它位于智利·奥勒斯的Cerro Tololo Inter-Ander-Anders美国天文台的四米Victor M. Blanco望远镜上,只是远足LSST’施工现场。 DES设备可以在任何给定的快照中覆盖两倍的天空。但由于其望远镜大约一半的大小,它必须采取更长的曝光—可以说是一个略微优势的情况。

Cerro ToloLo非洲裔国际天文台(CTIO)坐落在这张长曝光照片中的一颗星系之下。多个团队在CTIO上使用仪器’S Blanco Telescope(最左边的圆顶)追捕行星九。如果该行星仍然将天文学家进入20世纪20年代,最后一个最佳的希望将成为大型舞蹈调查望远镜,该设施在CTIO附近建设。 信用Reidar Hahn Fermilab.

其他广泛的基于档案的搜索是在整个完成的各个阶段—chiefly 由加州大学,伯克利,天体物理学家彼得·纳门使用来自Palomar天文台的小望远镜的数据 其他 来自伯克利天文学家Aaron Meisner和同事使用NASA的数据’基于空间的广场红外测量探险家(WISE)。甚至有一个“citizen science” 网站 致力于让任何人—甚至是你,亲爱的读者—穿过难以捉摸的星球的明智图像。在所有观察结果背后,数控模拟嗡嗡声的巨大和多样化的生态系统沿着强大的超级计算机,试图通过对太阳系的引力效果建模来进一步缩小行星的搜索 多米计量时间尺度 .

“我们是地毯轰炸天空,看看是什么脱落,” Gerdes says. “两年来,我们可以说星球的第一件事是它’不是低悬挂的水果,但我们’仍然摇动树。”

克服偏见

所以搜索继续,通过稳定的较小发现涓涓细流:TNO与奇怪的轨道似乎适应模式,理论主义者坚持这样的星球会产生。

许多人来自外太阳系统起源调查(OSSOS),最近完成的项目在3.6米的加拿大 - 法国 - 夏威夷望远镜上使用387百万百万普通的摄像头,坐落在Mauna Kea上的Subaru附近。在它的四年之后,OSSOS通过深入地盯着几千块的天空,发现了几个新的极端TNO。当然,那么,行星九’S外太阳系统的隐喻拇指’S比例应该在OSSOS数据上留下指纹。事实上,在一个 去年夏天出版,OSSOS团队宣布三个新发现极端TNOS与支撑地球九个假设的聚类模式一致—但第四个不是。包括在他们的观察中分析和核算中的潜在偏见的分析和核算,团队结束了谢泼德和Trujillo在2014年首次识别的TNO聚类可以是虚幻的。

也就是说,由于观察Mauna Kea和其他主要的山顶观察者的季节性和恶劣天气,OSSOS和其他调查可能简单地在天空地区找到极端的TNO,这在天空中支持地球9个假设。如果是这样,鉴于已知的极端TNO的总数仍然非常低—在10到30岁以下的任何地方,具体取决于使用哪些定义—在找到许多较多的情况下,此类对象的真实典型分布只会变得清晰,并且任何偏差都占了。“我们不能拒绝统一分发[极端TNO]我们的新发现,”Michele Bankister说,女王队和女王’北爱尔兰的大学贝尔法斯特。“We can’t say there’没有星球九,但我们可以说其拟议的效果在我们独立的数据集中的统计上显着水平并不存在。… It’越来越大的要求继续在那里藏在那里,现在所有这些调查都已完成。”

然而,如果任何突出的星球九个猎人都在摇曳。棕色和蝙蝠金拒绝奥斯队’由于模糊地定义了偏差,其他TNO搜索的含义是不可靠的,并且他们注意到即使偏见是猖獗的,它们的效果也应该在何时平均 共同考虑 对广泛发散的方法进行调查。如果只有一个调查(OSSOS)显示聚类,他们会说,聚类可能是真的。

Archival Des搜索的领导者的Gerdes承认所有现有调查遭受一定程度的观测偏见,必须仔细考虑。但他说,陪审团仍然是他们的意义。根据2017年 分析 由他的团队,只有几百万的几率在缺乏行星九个中发生的轨道上观察到的轨道对齐。“Is ‘a few percent’ large or small?” Gerdes asks. “这取决于你的定义—如果有几率下雨,你’d继续野餐。如果所有航空公司的百分之几是坠毁,你’D永远不会上飞机。”

如果奖项是一个新的星球—并且它对太阳系的全新了解—even Planet Nine’对非白人承认有价值的失败机会是值得的。“你必须在最诱人的假设周围最小心,” Bannister says. “他们是诱人的,因为它们很漂亮。这将是迷人的—amazing—有一个额外的行星学习。我们会用我们所有的望远镜观察它。我们会写出提案,以快速地送宇宙飞船。但我们可以’忘记我们正在谈论太阳系的领域,仍然很难探索。我们必须小心数据试图告诉我们的东西,因为我们正在映射深度。”

班尼斯特说,无论是否存在行星九个存在,奉献者都说,它的展开故事真的是一个发现宇宙的小角落真正来的故事。“我们将根据我们在接下来的几年中找到的内容写下我们的太阳系历史书,已经清除了我们今天看到的系统并不像成立,” she says. “That won’改变我们是否有九个行星而不是八个。 ”