在我們的太陽系中尋找第九個行星

有沒有可能，我們太陽系中有個遙遠的小型天體，能帶領我們找到驚人的大發現？天文學家麥可 · 布朗認為，在我們的太陽系遠方有一個新的巨大行星存在，而這個行星存在的痕跡可能已在我們眼前。

讓我跟各位說一個
兩百年前的故事。

1820 年，法國天文學家
阿列西布瓦爾

幾乎成為人類史上
第二個發現某個行星的人。

他一直在用古老的星表
來追蹤天王星在夜空中的位置，

天王星並沒有完全依照
他預測的方式繞著太陽轉。

有時它會移動太快，

有時則是有點太慢。

布瓦爾知道他的預測是完美的。

所以問題一定是出在
那些古老的星表。

他告訴那時的天文學家：

「把測量做更好一點。」

他們真的做了。

接下來的二十年，天文學家

非常仔細地追蹤天王星
在天空中的位置，

但仍然不符合布瓦爾的預測。

到了 1840 年，事實變得很明顯。

那些古老的星表並沒有問題，

有問題的是預測。

且天文學家知道原因。

他們明白一定有個遙遠、巨大的行星

在天王星的軌道外面，
在那軌道上造成牽引力，

造成天王星有時會移動太快，

有時則會讓它減速。

在 1840 年，感覺一定很挫折，

看得到這個遙遠、巨大的行星
所產生的引力效應，

卻不知道要怎麼找到它。

相信我，那真的很讓人挫折。

（笑聲）

但在 1846 年，另一位
法國天文學家奧本 · 勒維耶，

運用數學計算找出方法
來預測該行星的位置。

他把他的預測交給柏林天文台，

他們打開了望遠鏡，就在第一晚，

他們發現了一個極微弱的光點，
緩慢地在天空中移動，

他們發現了海王星。它和勒維耶
預測的位置只差這麼一點點。

這個做出預測、
發現不一致、提出新理論、

成功發現的故事，實在非常經典，

勒維耶也因此成名，

讓大家都馬上想要如法炮製。

在過去一百六十三年間，

有數十位天文學家用了

某種他們宣稱的不一致，

來預測有某個新的行星
存在於太陽系中。

他們全錯了。

這些錯誤預測中最有名的
是帕西瓦爾 · 羅威爾的預測，

他深信在天王星和海王星之外
一定還有一個行星

影響那些軌道。

所以，1930 年羅威爾
天文台發現冥王星時，

大家都假設它一定是
羅威爾預測的那個行星。

他們錯了。

結果發現，天王星和海王星的位置
就是它們應該在的位置。

花了一百年的時間，

才證明布瓦爾是對的。

天文學家的確需要
把測量做得更好。

當他們真的做到時，

那些更好的測量證明了

並沒有其他行星在天王星
和海王星的軌道之外，

冥王星至少還要再大數千倍

才有可能影響到那些軌道。

所以，雖然後來發現冥王星

並不是原來所想的那個行星，

但這是第一次發現
我們現在所知的現象：

在行星之外的軌道上
有數以千計的小型、結冰天體。

各位在這裡所看到的是木星、

土星、天王星，和海王星的軌道，

地球則是在中間的小圓圈裡，

那圓圈裡還有太陽
及你所知和所愛的一切。

邊緣上的黃色圓圈

就是在行星之外的結冰體。

這些結冰體會被行星的
重力場給推開或拉近，

這些移動是完全可以預測的。

繞行太陽的所有東西都完全
依照它們應該的方式在繞行。

幾乎是所有東西。

2003 年，

我發現了當時

在太陽系中最遙遠的已知天體。

很難不看著遠方那孤獨的
天體，然後說，當然，

羅威爾錯了，海王星
之外沒有其他行星，

但這個，這可能是一個新的行星。

我們真正要問的是，它繞行
太陽時走的是什麼軌道？

它是否像行星一樣走圓形的軌道？

或者它只是這結冰體
所形成的冰帶中的一員，

先前被稍微向外拋出來，
現在它只是在回家的路上？

兩百年前在研究天王星時，

天文學家努力想要解答的
也正是這個問題。

在發現它的九十一年前，
有許多被忽略的觀察資料，

他們的做法就是使用這些資料

來推測出它的整個軌道。

我們沒有用到那麼早的資料，

但我們確實發現，十三年前
就有這個天體的觀察資料，

讓我們能想出它如何繞行太陽。

所以，問題是：

它和行星一樣
沿著圓形的軌道繞行太陽？

或者它和那些結冰體
一樣是在回程途中？

答案是，

皆非。

它有個非常巨大的細長軌道，

繞行太陽一圓要花一萬年。

我們將這個天體命名為賽德娜，
伊努伊特海洋女神的名字，

它一生都在冰凍的環境中，
這個名字也是在對這項特點致敬。

現在，我們知道賽德娜的體積
約是冥王星的三分之一，

它是海王星之外的那些結冰體中，
相對比較典型的一個。

相對比較典型，
但不包括它的怪異軌道。

你可能會看著這個軌道，說：
「繞行太陽要一萬年是很怪異。」

但那還不是怪異的部分。

怪異的是，在那一萬年中，

賽德娜完全不會接近
太陽系中的任何其他東西。

即使在它離太陽最近的點，

賽德娜和海王星的距離
也比海王星和地球的距離更遠。

如果賽德娜有這樣的軌道，

繞行太陽一圈就會
和海王星的軌道接觸一次，

那就會很容易解釋了。

那就只是在結冰體的區域中

以圓形軌道繞行太陽的天體，

有一次太靠近海王星，

因此被彈出去，
現在正在返回的途中。

但賽德娜從未接近過
太陽系中的任何已知的東西，

不可能造成那樣的彈射。

不會是海王星造成的，

但總是有成因。

那是 1845 年之後第一次

我們看到了在外太陽系的
某樣東西產生引力效應，

卻不知道它是什麼。

我曾經以為我知道答案。

的確，

它有可能是外太陽系
一個很遙遠、巨大的行星，

但，在這個情況中，
這個想法很荒謬，

且完全不足採信，
所以我並沒有認真看待它。

但，四十五億年前，

當太陽在數百個其他
天體的包裹之中形成時，

那些天體中的任何一個
都有可能太靠近賽德娜，

影響它，讓它進入
現今的這個軌道中。

當那群天體消散在銀河中，

賽德娜的軌道應該會變成

太陽最早歷史中的化石記錄。

這個想法讓我好興奮，

這表示我們可以去研究
太陽誕生的化石歷史，

因此我用接下來十年的時間，
去尋找更多軌道像賽德娜的天體。

在那十年間，我一個也沒找到。

（笑聲）

但我的同事，查德 · 楚基羅
及史考特 · 雪柏都做得比我好，

他們現在已經找到了好幾個
軌道類似賽德娜的天體，

超級讓人興奮。

但，更有趣的是，

他們發現，所有這些天體

不僅是在遙遠、細長的軌道上運行，

它們複雜的軌道參數都有相同的值，

在天體力學中，我們把這個
參數稱為「近日點輻角」。

當他們發現這些近日點輻角
都差不多時，馬上手舞足蹈，

認為一定有個遙遠、
巨大的行星存在，

這真的很讓人興奮，
只是，完全不合理。

讓我試著用比喻來解釋為什麼。

想像一個人走在一個廣場上，

看向他的右邊四十五度方向。

可能有很多理由，
超容易解釋，沒什麼。

現在，想像很多不同的人，

都在廣場上朝不同的方向行走，

但都看向他們行進
方向的四十五度。

大家行進的方向不同，

大家都看向不同的方向，

但他們看的都是
行進方向的四十五度。

這種現象背後的成因會是什麼？

我不知道。

很難想出任何理由
會造成這種現象。

（笑聲）

基本上，這就是一堆
相近的近日點輻角

告訴我們的事。

科學家很受挫，

他們認為一定是僥倖
及不佳的觀察值造成。

他們告訴天文學家：

「把測量做更好一點。」

不過，我非常仔細地研究過
這些測量值，它們是對的。

這些天體真的都有同樣的

近日點輻角值，

但不應該如此。

背後一定有原因。

拼圖的最後一片在 2016 年出現，

康斯坦丁 · 巴蒂金是我的同事，

他的辦公室就在附近，

我明白，大家都受挫的原因

是因為近日點輻角
只是故事的一部分。

如果用對的方式來看這些天體，

它們在太空中排成一排，
朝向同樣的方向，

它們在太空中，
都朝同樣的方向傾斜。

那就好像在廣場上的那些人
都朝同樣的方向行進，

且都看向右邊四十五度。

那就很容易解釋。
他們都在看某樣東西。

在外太陽系的這些天體
都受到某樣東西影響。

但，那東西是什麼？

康斯坦丁和我花了一年時間，

想要找出一個不同的解釋，

不是在外太陽系中有個
遙遠、巨大的行星。

我們並不想要成為
第三十四及三十五位

提出這個行星存在
又被告知弄錯了的人。

但，一年後，

真的沒別的選擇。
我們想不出其他解釋，

唯一的可能就是有個
遙遠、巨大的行星，

沿著細長的軌道運行，

傾斜向這個太陽系的其他部分，

迫使形成這些外太陽系天體的模式。

猜猜這樣的行星還會做什麼？

記得賽德娜的奇特軌道嗎？

它好像是被拉離太陽
朝向一個方向行進。

這樣的行星會一直產生那樣的軌道。

我們知道我們有些眉目了。

這就把我們帶到現今。

基本上，我們是 1845 年的巴黎。

（笑聲）

我們看到遙遠、巨大的行星
造成的引力效應，

於是我們試著計算出往哪裡尋找，

把望遠鏡轉向哪個方向，
才能找到這個行星。

我們做過大量的電腦模擬，

投入無數個月做分析計算，

目前，我能告訴各位的是：

第一，我們把這個行星
稱為第九行星，

因為它就是第九個，

第九行星的質量是地球的六倍。

這並非「它比冥王星小一點，
還要爭論它是不是行星」的情形。

這是我們整個太陽系中
第五大的行星。

為了說明起見，先讓各位
看一下這些行星的大小。

在後面，可以看到
巨大的木星和土星。

在它們旁邊的是天王星
和海王星，比較小一點。

在上面角落的是類地行星，
水星、金星、地球、火星。

甚至可以看到海王星外面的
結冰體帶，冥王星也是其中一員，

猜猜是哪一個，祝好運。

這是第九行星。

第九行星很大。

第九行星大到你應該要納悶
我們為什麼還沒找到它。

嗯，第九行星很大，
但它也非常非常遠。

它的所在可能比海王星
還要遠十五倍。

那就表示它比海王星
還要微弱五萬倍。

此外，天空真的很大。

我們已經把它可能的所在範圍縮小
成天空中相對很小的一塊區域，

但我們仍然要花數年的時間

才能系統性地找完
天空中的那個區域，

還得使用很大的望遠鏡

才能夠看到那麼遙遠、
那麼微弱的行星。

幸運的是，我們可能不用這麼做。

就像布瓦爾使用

當時仍未被發現的天王星

之前 91 年的資料，

我敢說一定有些未被承認的影像

可以顯示出第九行星的位置。

這勢必要用到非常大量的計算，

才能分析完所有的舊資料，

並挑出那一個微弱的移動行星。

但我們在進行了。

我認為我們快成功了。

所以，我要說的是，準備好。

我們比不上勒維耶的

「做一個預測，

一個晚上就在離預測位置
不遠處找到行星」的記錄。

但我敢說，在接下來幾年內，

某地的某個天文學家

會發現有一個微弱的光點

緩慢地在天空中移動，

並洋洋得意地宣佈
他真的在我們的太陽系中

發現了一個新的行星，
且很可能還有其他的行星存在。

謝謝。

（掌聲）