遥远天体的轨道
当塞德娜被发现时,它的非凡轨道让天文学家对它的起源提出了多种疑问。它的远日点很远――接近75天文单位,现有的所有理论都不能对此作出解释。例如,它距离太阳系行星如此遥远,因而不会受海王星引力影响。天文学家猜想,塞德娜可能是受到一颗经过的恒星的影响,也可能是从另一个行星系统被捕获到太阳系中的,还可能是被一颗海外行星拖曳到目前位置的。要想搞清塞德娜的轨道为何如此特异,最明显的办法就是在类似区域找到一系列天体,它们的不同轨道架构将可能表明它们的过往✍历史。如果塞德娜是被一颗海外行星拖入现有轨道中的,那么它所在区域的任何其他天体都应该与它有相似的远日点。
2012年,巴西国家天文台科学家戈麦兹模拟了92个柯伊伯带天体的轨道,发现其中6个的实际轨道比模型预测的轨道扁得多也长得多。他认为,最简单的解释就是一颗遥远行星的引力效应,例如在距离1500天文单位外存在一个海王星大小的天体,或者在距离53天文单位外存在一个火星大小的天体。
2014年,美国天文学家宣布发现了一个较大天体――“2012 VP113”,它有着像塞德娜那样长达4200年的轨道周期,它的远日点大约为80天文单位。科学家据此相信,它可能为一颗潜在海外行星的存在提供了证据。美国天文学家特鲁吉罗和谢泼德认为,“2012 VP113”及其他极度遥远海外天体的远日点辅角轨道集群,表明可能存在一颗质量为地球2~15倍的“超级地球”➳,它的位置在200天文单位之外,它可能拥有一个倾斜轨道。同样在2014年,西班牙天文学家指出,现有数据实际上表明存在不止一颗海外行星。
2016年1月20日,美国天文学家布劳恩(塞德娜的发现者)和巴铁金发表论文支ก持特鲁吉罗和谢泼德的观点,并且提出,基于6个遥远海外天体轨道的统计学相关性,应该存在一个超级地球(他们称它为“太阳系第九大行星”),它的质量约为地球的10倍,也就是海王星的60%左右,它的半长轴为400~1500天文单位。
布劳恩认为,就算没有引力证据,塞德娜1.2万年的轨道周期也意味着,在海王星以外存在一个地球大小的天体。塞德娜的轨道偏心率如此之高,以至于它待在太阳附近的时间只占其轨道周期中很小的一部分,而只有当它在太阳附近时,我们才能观测到它。换句话说,就连这么难观测到的天体都被观测到了,这意味着两种可能性:一是像塞德娜这样的天体本来就很少,那么它被发现纯属巧合;二是像塞德娜这样的天体并⌚不少,但因它们的轨道偏心率也很高,所以它们很难被观测到,但未被观测到并不意味着它们不存在。如果像塞德娜这样的天体很多的话,那么比它大或比它小的天体也该存在。塞德娜的大小是冥王星的3/4。布劳恩说,。如果存在60个塞德娜大小的海外天体,就可能有40个与冥王星同等大小的海外天体,可能有10个比冥王星大一倍的海外天体,可能有3个或4个比冥王星大两倍的海外天体,其中最大者可能有火星甚至地球那么大。但他也指出,如果真的发现了这样一个海外天体,就算它的大小与地球相仿,按照现行标准,它也只是一颗矮行星,因为它未能把自己的近邻区域清理干净。
除此之外,有关一颗海外行星的猜测也集中于所谓的“柯伊伯悬崖”。柯伊伯带在距离太阳48天文单位的地方突然终止。一些天文学家猜测,这是因为在48天文单位之外存在一颗质量在火星与地球之间的天体。
如果存在这样一个天体――它与火星质量相仿,而且它处在一个距离太阳60天文单位的圆形轨道中,那么就会导致海外天体数量与实际观测到的数量不符合。例如,它会严重削减类冥天体(与冥王星类似的天体)的数量。天文学家没有排除这种可能性:在100天文单位距离以外,存在一个与地球质量相当、轨道倾斜且偏心率高的海外天体。日本神户大学科学家进行的计算机模拟表明,如果存在这样一个天体,那么它的质量为地球的30%~70%,它在太阳系形成初期因海王星向外喷发物质而形成,而且它目前处在一个距离太阳101~200天文单位、偏心率高的椭圆轨道中,那么就可能解释柯伊伯悬崖和像塞德娜及“2012 VP113”这样的离线天体存在的原因。尽管一些天文学家谨慎地支持这类说法,但仍有一部分天文学家不认同它们。
有天文学家推测,在太阳系的奥尔特云(理论预测存在的一团极大的云,在距离太阳5万~10万天文单位的地方环绕太阳,主要由含冰小行星体或称星子组成)里有一颗气态巨行星――堤喀(古希腊的命运女神)星。这一猜想最早是在1999年由美国天文学家马特西、惠特曼和惠特迈尔提出的。他们说,支持堤喀星存在的证据,可从多颗长周期彗星的起源点在观察上存在的偏差中找到。2013年,马特西和惠特迈尔重新评估了彗星数据,并且认为:如果堤喀星真的存在,那么从美国宇航局“宽视场红外调查探索者(WISE)望远镜”采集的数据中就能发现它。但美国宇航局2014年宣布,WISE望远镜的调查没有发现任何具有堤喀星特征的天体。这意味着,所谓的堤喀星很可能并不存在。
有关行星形成的寡头理论指出,太阳系演化初期阶段存在数百个 ﭢ行星大小的寡头天体。2005年,美国一位姓蒋的华人天文学家猜测认为,虽然一些寡头天体变成了我们今天所熟知的行星,但是大多数寡头天体都被重力交互作用甩了出去。其中一部分可能彻底脱离了太阳系,变成了自由飘浮的流浪行星,但其余寡头天体则在太阳系周围的一个晕中环绕太阳,它们的轨道周期长达几百万年。这个晕与太阳的距离是0.1万~1万天文单位。
2015年12月,在位于智利的“阿塔卡玛大型毫米阵列(ALMA)”天文台工作的天文学家,探测到了一系列短暂的350千赫兹脉冲。他们认为,这些脉冲要么来自于一系列独立来源,要么来自于一个单一的、迅速移动的来源(他们借用挪威神话中速度很快的信使之神的名字,将它命名为“姬娜星”),其中后一种可能性更大。他们根据姬娜星的速度算出,如果它最终会朝着太阳而去的话,它的运行轨道将会在12~25天文单位距离处,但它只有矮行星大小,且直径为220~880千米。然而,如果姬娜星是一颗从引力上讲并未被太阳束缚的流浪行星,并且它的轨道远在4000天文单位外,它的个头就可能大得多。但是,目前这篇论文还未被接受,除非它可以被探测证实。天文学家对这篇论文的观点普遍持怀疑态度。布劳恩评论说:“如果从它的很小很小的视野中,ALMA真的偶然发现了一个大质量的外太阳系天体,那就表明外太阳系存在质量为地球的20万倍的行星群。可是,要真是这样的话,整个太阳系都会失去平衡,而我们都会死掉。”