太阳系的遥远区域究竟上演着怎样的活动？是否存在神秘莫测的第九行星？在天文研究领域，第九行星可谓是最大的谜团之一。很多天文学家相信“老九”就潜伏在太阳系外侧的冰冷区域，但时至今日，他们也没有发现它的踪迹。庆幸的是，随着研究的深入，越来越多的证据证明第九行星的存在。
第九行星艺术概念图，远处是太阳和海王星轨道
在太阳系的寒冷偏远角落，一些天体的轨道可能与已知的八大行星没有半毛钱关系，但给人这样的感觉：太阳系外侧存在一颗尚未被发现的天体，质量是地球的数倍。它的引力影响某些柯伊伯带天体的轨道，促使越来越多的天文学家将目光投向太阳的极远地带。他们的目标是找到神秘莫测，但尚未被证实的第九行星。
从古至今，人类便试图揭示太阳系的秘密。虽然对太阳系内侧天体的类型有着深入认知，但我们对太阳系外侧的了解不够全面。对于天文学家来说，观测太阳系外侧的细节仍是一个不小挑战。不过，他们从未放弃过这种努力。随着时间的推移，他们对遥远柯伊伯带天体的观测不断深入，进而获得更多证据证明第九行星的存在。
太阳系是否存在第九行星？多年来科学家一直争论不久
“老九”的背景故事
第九行星的故事要从2016年初讲起，当时天文学家麦克·布朗和康斯坦丁•巴蒂吉恩发表了论文《太阳系存在一颗遥远巨型行星的证据》。在此之前，科学家就曾讨论未被发现的太阳系行星，例如“尼比鲁”或者“行星X”。
在2016年的论文中，巴蒂吉恩和布朗指出一些柯伊伯带天体的轨道只能用“存在另一颗行星”加以解释，也就是第九行星。虽然绝大多数柯伊伯带天体的轨道受到海王星的影响，但也有相当多的极远柯伊伯带天体并非这种情况。它们的轨道与一个遥远的点对齐。两位天文学家指出：“我们发现，一颗质量是地球10倍的遥远反常行星能够塑造出我们观测到的轨道对齐现象。这颗行星的轨道几乎与遥远柯伊伯带天体处于同一平面。”
布朗和巴蒂吉恩2016年绘制的图像，展示了6颗海王星外天体。它们的轨道朝着同一个方向。在三维图像中，它们的轨道与太阳系面的倾角几乎相同。布朗和巴蒂吉恩认为一颗质量10倍于地球的行星塑造了这些遥远天体的怪异轨道
布朗和巴蒂吉恩的论文立基于2003年发现的矮行星“塞德娜”。“塞德娜”的远日点超过900个天文单位。当时，这颗矮行星是太阳系内已知最寒冷最遥远的天体。最初，科学家用海王星的引力影响解释“塞德娜”的高椭圆轨道。但问题是，“塞德娜”与海王星的距离并不是很近。
“塞德娜”的发现只是一个开始。它是所谓的极端海王星外天体家族成员。随着时间的推移，科学家发现更多极端海王星外天体，其中包括2012年发现的“拜登”（2012VP 113）、2015年发现的“小妖精”（2015 TG 387）和2018年发现的“远方”（2018 VG18）。这些天体与太阳的距离一个比一个远。最近，天文学家又发现了更遥远的天体，被称之为“更远方”。虽然对这个天体知之甚少，但它是已知最远的太阳系天体。
矮行星“塞德娜”艺术概念图
如何发现证据？
在卡内基科学研究所的天文学家斯科特·谢泼德的带领下，一支研究小组发现了多颗指向第九行星的遥远天体。这支团队一直在搜寻“老九”的踪迹，虽然尚未发现这颗假想行星，但相关证据不断增多。
这些遥远天体非常暗淡，难以探测。科学家主要借助计算机发现它们的存在。搜寻过程中，强大的望远镜聚焦夜空的特定区域，每隔几分钟进行一次曝光。这种观测能够获取大量数据，科学家从数据中搜寻遥远天体的踪迹。他们利用算法让计算机搜寻疑似天体，发现之后进行标记。随后，科学家核对计算机的发现，以确定真实性。在此之后，他们继续对疑似天体进行观测，以证实他们的发现。
“塞德娜”与太阳系外侧天体的轨道（顶视图和侧视图），紫色为冥王星轨道，蓝色为海王星轨道
发现哪些新证据？
现在，两篇新论文为我们提供了更多证据，证明第九行星的存在。第一篇是布朗和巴蒂吉恩的《太阳系遥远区域的轨道聚集》。这两位天文学家率先提出存在第九行星。第二篇同样出自布朗和巴蒂吉恩之手，名为“第九行星假说”；密歇根州大学的弗莱德·亚当斯和朱丽叶·贝克也参与了论文的撰写。
在《太阳系遥远区域的轨道聚集》中，作者们提出了这样一种观点：要么存在第九行星，塑造太阳系遥远天体的轨道，要么就是观测结果存在偏差。他们对观测偏差可能造成的影响进行了分析，而后对影响进行严格量化。
遥远柯伊伯带天体与第九行星的轨道。紫色轨道聚集在一起，受到第九行星的引力影响，绿色轨道则比较分散
如前所述，暗示存在第九行星的遥远天体拥有共同的轨道特征。这种“特征共享”由第九行星导致。具体地说，它们的纵向近日点聚集在一起，轨道极点位置也是如此。论文作者指出如果这种聚集是随机的，可能性只有0.2%。正如他们在论文中所说，“现在，我们很难忽视这种聚集的统计学意义”。
《第九行星假说》的作者指出，了解太阳系的架构是人类最古老的追求之一，也是自然科学研究领域的最大挑战之一。论文中，作者再次提出这样的观点：尽管遥远柯伊伯带天体的很多轨道行为很容易用八大行星来解释和预测，但有些行为却无法如此解释。从超过250个天文单位的轨道半长轴聚集到选定的柯伊伯带天体近日点与海王星分离，再到高度倾斜/逆行长期轨道的动力起源，如果我们只用八大行星来解释这些现象，事情就变得毫无意义。
“远方”（2018 VG18）轨道。由于观测时间很短，“远方”的远日点尚未确定。这颗天体环绕轨道一周可能需要1000年之久
怪异的轨道特征
他们在引言中提醒读者，直到最近几十年，我们才开始在太阳系外侧发现各种小天体。“在过去的25年，我们在太阳系外侧发现一系列小型多冰天体并描述它们的特征。尽管大多数外侧天体受到海王星和其它行星的影响，但也有一些例外。”
他们在论文中指出：“在这个群体中，最极端的成员拥有高椭圆轨道，周期达到数千年之久，同时存在大量怪异的轨道特征。”它们的轨道面倾斜，偏心轨道对齐程度令人吃惊，近日点距离超出海王星的引力影响范围。
通过观测其它天体受到的引力影响，科学家发现了海王星
论文作者根据其它天体受到的引力影响来推断第九行星的存在。在此之前，科学家就曾尝试过这种方法。虽然成功发现了海王星，但在预测假想恒星“复仇者”的存在时，科学家遭遇失败。
某些柯伊伯带天体为何拥有如此遥远的近日点？论文作者指出只有一颗非常遥远且拥有足够质量的行星才能解释这种现象，即第九行星。论文中，他们用很大篇幅阐述如何通过观测其它天体的运动发现海王星的存在，并与第九行星假说之间划等号。此外，他们还回顾了其他天文学家此前提出的观点，即太阳系潜伏着另一颗未被发现的行星，正是它的存在塑造了某些柯伊伯带天体的轨道。
太阳系第九行星艺术概念图，可能就潜伏在太阳系外侧
10年内发现踪迹？
随着每一篇相关论文的发表和不断发现拥有怪异轨道特征的遥远柯伊伯带天体，第九行星存在的证据越发充分。不过，直接观测仍是“黄金标准”。迄今为止，第九行星仍在和我们玩捉摸藏，但这种状况不会持续太久。在《第九行星假说》的结论部分，作者们表示：“第九行星的搜寻工作‘火力全开’，如果存在第九行星，我们有望在10年内发现它的踪迹。”
除了存在第九行星，遥远柯伊伯带天体的诡异轨道可能还有另一种解释。2019年1月发表的论文《海王星外天体的自引力盘》指出，多冰天体聚集在一起能够导致这些遥远天体的怪异轨道，无需存在第九行星。
发现第九行星将是天文学家的一场重大胜利。随着在柯伊伯带发现新天体的速度不断加快，性能更卓越的望远镜上线以及计算机和算法的不断改进，任何行星——尤其是质量10倍于地球的行星——都将难以躲藏。
