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2017-08-12 第九行星真的存在嗎?

 
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b417676cfb3編譯:陳英同 博士後研究員,目前任職於中央研究院天文所,為此篇論文共同作者之一

  究竟,第九行星真的存在嗎?

  科學研究就是這麼的有趣,真正的結論出現前,充滿變動。

  想像中的第九行星是一個在潛伏在太陽系邊緣的黃道天體,質量約為是地球的10倍。去年行星科學界最大的新聞,就是兩個天文團隊都宣稱──如果第九行星存在,那就可以解釋目前觀測到的數個遙遠小天體分布情形。

  第九行星的理論,一開始是在2014年,由卡內基研究所(Carnegie Institution)的Scott Sheppard及雙子星天文台(Gemini Observatory)的Chad Trujillo兩位天文學家提出。他們找到了幾個近日點是海王星軌道二倍以上的天體,軌道非常特殊,他們提出的假說認為:一顆數倍地球質量的行星所造成的重力微擾,能夠解釋這些天體的存在。

  發現鬩神星(Eris)而讓冥王星從行星行列除名的天文學家Michael Brown,和他的同事在去年發表了一篇第九行星理論論文,也引起了媒體爭相報導。不過以現有的觀測技術,天文學家要觀測到這顆又遠又暗的天體實在是相當困難。

  但是現在,一個名為「外太陽系起源巡天計畫」(the Outer Solar System Origins Survey,簡稱OSSOS)的國際研究團隊,利用加法夏望遠鏡(Canada-France-Hawaii Telescope)所得到的觀測資料,並沒有找到支持這第九行星假說的證據。相反的,這個團隊的研究顯示,這顆行星只是一個統計學巧合所造成的假像,如果用不同角度來推論這個數字的話,第九行星就不需要存在了。

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  此研究結果已在6月被《天文學期刊》(Astronomical Journal)接受。加拿大維多利亞大學(University of Victoria)的博士生Cory Shankman也是此篇論文的第一作者在媒體上表示:「我們不需要一個額外的行星,就能夠解釋我們巡天的觀測資料,」

  這個巡天計劃最主要是想了解海王星外星體(Trans-Neptunian Objects)──又俗稱古柏帶星體(Kuiper Belt Objects, KBOs)──的分布與特徵,而不是要找尋第九行星的存在證據。

  這個計劃的主持人,也是英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)的教授Brett Gladman在團隊討論中就有談到:「這個研究成果其實相當意外,這個計劃在第九行星被提起前就開始了。由於這個計劃校正非常完整,所以能夠提供絕佳的機會去驗證第九行星的假說。」

  從2013年開始的四年內,「外太陽系起源巡天計畫」找到了超過830顆的海王星外天體,而且都有非常準確的軌道量測。這個巡天最難能可貴的地方,就是它測量了觀測方向及深度上的偏差,因此這筆資料能夠準確估計這些遙遠天體的分佈。

  觀測上的偏差對於很遠很暗海王星外天體其實非常嚴重。就像是當你晚上二點去買消夜時,一棟大樓的燈只有亮一兩戶,並不代表其他房子沒住人。假如一個人沒做過時間偏差的校正,就下了沒什麼住戶的結論,這樣的結論就會有誤導的嫌疑。

  Cory Shankman在媒體上也表示:「我們的研究結果讓我們知道,所見即所得不一定是對的。」。研究團隊利用這些詳細的偏差量測,去校正計劃所找到的天體中的其中八顆。這八顆的軌道都類似Michael Brown團隊所設定軌道條件的天體,分析結果發現,其實不用第九行星存在,就能夠解析目前的觀測。但是他也強調,這個結果並不是說未知的行星一定不存在。

  而Michael Brown在媒體上對此研究結果則表示不一樣的意見,並提起他與同事今年發表的論文,認為觀測誤差並不能解釋目前的軌道分布。他說,兩個團隊都是對的,只是採用不同的觀測資料及方法進行分析。但是他覺得「外太陽系起源巡天計畫」團隊似乎不怎麼喜歡第九行星,而且將支持第九行星存在的資料往反對的方向解釋。

  這個現代行星科學的爭論其實非常有趣;理論學家提出好像可以解釋觀測現像的模型,但是觀測學家則證明觀測現像其實有偏差。究竟孰是孰非,現在其實還沒有定論。

  我們團隊在發表這篇論文時非常小心,因為我們的主要論述並不是抨擊第九行星的理論,而且陳述我們從觀測上看到了什麼,畢竟在學術界樹立敵人是沒有好處的。但是筆者非常同意Cory Shankman在草稿中的論文題目:「不要把還沒孵出來的行星算在行星的行列裡。」

原始論文:https://arxiv.org/abs/1706.05348

參考資料:https://www.theglobeandmail.com/technology/science/canadian-led-study-questions-existence-of-planet-nine/article35406686/

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