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对难以捉摸的第九大行星的最新搜索行动又失败了

  一项新的调查发现了3500个候选信号,但没有一个被认为足以证明这个假想世界的存在。
  天文学家有理由相信,在太阳系的外围,有一个巨大的物体正等待着被发现 —— 这就是所谓的第九大行星。最近,对这颗被提出的行星的搜索结果为零,但事情还远没有结束。
  第九大行星,如果它真的存在的话,在保持隐身方面它做得非常出色。由挪威奥斯陆大学理论天体物理研究所的研究员西格德·奈斯(Sigurd Naess)领导的一个研究小组,使用智利的阿塔卡马宇宙学望远镜进行了最新的观测。最终,他们遗憾地表示:"没有重大的探测发现。"
  正如科学家康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)和迈克尔·布朗(Michael Brown)在2016年提出的那样,太阳系中存在第九颗行星的可能性非常大。由于遥远的柯伊伯带中物体的特殊运动,天文学家对它的存在有所了解。 迄今为止,已经确定了30多个这样的天体,每个天体都表现出夸张和倾斜的轨道以及聚集行为。
  为了解释这一点,科学家们援引了一个相当大的物体的存在 —— 被认为是第九大行星。但要做到这一点,这颗行星必须相当大、相当重。天文学家估计,这颗行星的大小应该是地球的5到10倍,距离太阳200到800天文单位(186亿到745亿英里)。在海王星之外的区域确实存在大型的,或者至少是较大的天体,比如冥王星、阋神星、妊神星和鸟神星等天体,所以这个想法并不完全是疯狂和荒谬的。
  看起来,我们应该在很久以前就能发现这么大的物体,但考虑到所涉及的距离和这颗行星可能暗淡的性质,我们未能探测到这个物体并不完全令人惊讶。如果第九大行星存在的话,它反射的阳光很少,发射的辐射也很少。在之前的调查中,天文学家未能用宽视场红外探测器探测到它,导致了试图解释柯伊伯带异常现象的竞争理论,例如,奥尔特云中一个保龄球大小的黑洞,或太阳系外的一个巨大的碎片环。
  在最新的搜索中,研究小组使用了阿塔卡马宇宙学望远镜(ACT),它以毫米波长扫描空间。ACT主要用于研究大爆炸产生的宇宙微波背景辐射,但该望远镜的灵敏度也适合于这种大海捞针式的搜索。匹兹堡大学(University of Pittsburgh)的天文学家、这项研究的合作者之一亚瑟·科斯基(Arthur Kosowsky)说,ACT之所以能够完成这项任务,是因为它有两个独特的特点。
  天文学家亚瑟·科斯基解释说:"我们对微波波长辐射有足够的灵敏度,有可能探测到第九大行星的热辐射,而且我们已经观测到第九大行星可能存在的广阔天空。ACT是目前唯一符合这两个标准的实验。"
  该团队在98GHz、150GHz和229GHz的频率下进行了观测,寻找距离在300 - 2000 au (天文单位)之间的物体。对于一个比地球大5倍的物体,科学家们预计能看到325到625 au之间的东西,对于一个比地球大10倍的物体,他们预计能看到425到775 au之间的东西。
  天文学家扫描了南半球87%的天空,收集了2013年至2019年的数据。据哈佛和史密森天体物理中心称,他们使用了多种技术来处理这些数据,包括计算"装箱和堆叠",这种方法"可能会发现微弱的源,但会以丢失位置信息为代价"。
  没有人知道第九大行星在天空中的什么位置,如果它真的在那里,它必须在一定的范围内,才能解释它的引力影响。与此同时,这个假想的行星正在朝着特定的可能方向运动。
  亚瑟·科斯基表示:"由于我们不知道运动的位置或方向,我们对所有1亿个可能性进行了计算搜索。对于每一种可能性,我们将沿着一条特定路径收集到的所有数据平均起来,看看我们是否能找出沿着这条路径移动的微弱源。"
  研究员西格德·奈斯和他的同事们也找到了一些有希望的途径,但这也伴随着一个陷阱。通过这样做1亿次,"你肯定会发现一些看起来像天体的路径,但实际上,这只是数据中的随机噪声。"
  正如天文学家们所写的,他们的扫描产生了大约38000个"原始候选行星",其中大约3500个可以被归类为接近第九大行星的东西。令人沮丧的是,天体物理中心发布说,这些候选信号中"没有一个是可以被证实的"。但该团队有95%的信心,新的调查排除了在调查区域内的太阳系物体与指定的搜索属性。
  尽管如此,该团队还是列出了可能的后续行动的10个最强的候选信号。但即便如此,亚瑟·科斯基表示:"我们的10个最亮的平均信号,看起来就像我们从随机噪声中预期的那样。"
  这项最新的调查很难描述得十分详尽,因为这项研究排除了大约17%的第九大行星可能运行的轨道,如果它是5个地球质量的物体,那么它可能运行的轨道就会减少,而如果是10个地球质量的行星,可能运行的轨道就会减少9%。但是,第九大行星仍有很多地方可以潜伏。
  随着,包括智利维拉鲁宾天文台在内的新望远镜即将投入使用,天文学家们可能终于有了探测如此微弱和遥远的物体所需的工具。也许,第九大行星的真相将再难隐藏。
  研究团队表示,他们有信心,如果第九颗行星真的存在,天文学家们将在未来五年内用新的望远镜发现它。
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