[비즈한국] 太陽系中永恆的話題，絕對繞不開的就是第九大行星“X行星（Planet X）”。曾長期被視為太陽系最後第九大行星的冥王星，最終在2006年的投票中被除名，太陽系的行星數量也隨之減少到了八顆。然而在此之後，天文學家們依然鍥而不捨地探討著另一顆第九大行星存在的可能性。特別是人們提出了一種可能性：在太陽系邊緣的黑暗深處，或許隱藏著一顆並非像冥王星那樣模糊不清，而是大家都能公認為“新行星”的大型天體。圍繞X行星展開的天文學家之爭，感覺就像是一場關於誰能在距離太陽最遙遠的地方插上旗幟的激烈競賽。
X行星的話題之所以聽起來如此引人入勝，恐怕是因為麥克·布朗（Mike Brown），這位在談論冥王星被除名過程時絕對繞不開的人物。早在大多數天文學家認為太陽系中不再會有值得尋找的大型天體時，他就獨自踏上了搜尋新行星的征程。最終，他在太陽系外圍發現了一系列與冥王星相似甚至看起來稍大一些的天體，成為了令冥王星地位岌岌可危的始作俑者，即所謂的“冥王星殺手”。
然而從2016年開始，布朗又以一種新的主張吸引了學界的關注。他聲稱在冥王星之外，可能真的潛伏著另一顆真正的第九大行星——“第九大行星（Planet Nine/X行星）”。他特別以當時在太陽系外圍、海王星軌道內外側以極大偏心率繪製橢圓軌道的TNO（海王星外天體）的軌道作為依據。
有趣的是，這些TNO的橢圓軌道分佈呈現出明顯的單側偏向性，彷彿在軌道未偏向的另一側隱藏著什麼東西。TNO僅僅出於偶然就呈現出這種獨特軌道分佈的可能性微乎其微。布朗主張，這是因為在對側潛伏著一顆質量約為地球5~10倍的巨大氣態行星。起初，布朗推測X行星的橢圓軌道相對於地球公轉軌道面會有大約15~20度的傾斜。隨著這些新證據的積累，天文學界再次掀起了尋找X行星的熱潮。
而最近，針對X行星的存在可能性，釋出了兩項指向截然不同結論的有趣研究結果。一篇論文分析了長達20多年觀測資料的積累，聲稱找到了13個最可能的X行星候選天體。但另一篇論文卻反駁稱，此前作為X行星最強有力證據的TNO軌道偏向分佈，已不再具備說服力。兩篇觀點針鋒相對的論文正在進行一場博弈。一方聲稱終於找到了X行星的候選者，而另一方則主張根本不存在所謂的X行星。太陽系到底是否存在第九大行星呢？
首先，讓我們來看一下聲稱找到了X行星候選天體的第一篇論文。即使X行星真的存在，透過實際觀測確認其存在也會非常困難。首先，預期的軌道距離太遠了。據推測，它與太陽的平均距離是冥王星的三倍以上。在如此遙遠的距離下，行星接收到的陽光非常微弱，反射回地球的光線也幾乎不可見。
由於軌道巨大，其執行速度也非常緩慢。在夜空中，它的運動幾乎無法察覺。最終，要確認是否有另一顆行星在太陽系外圍徘徊，就需要每天拍攝同一方向的夜空，尋找在背景恆星之間緩慢移動的東西。然而，如果它繞行軌道一週需要近1000年，那麼無論每天如何觀測夜空，都很難察覺到它是否真的在移動。根據透過TNO軌道分佈反推的X行星軌道模型，如果X行星真的隱藏在那裡，它在地球夜空中的移動速度僅為每年約0.05度的微小角度。這種微小的差異，僅僅透過幾天或幾個月的觀測是難以察覺的。
為了尋找X行星，紅外線觀測比可見光觀測更為有利。由於它距離太陽非常遙遠，無法接收到足夠的陽光，因此X行星的表面溫度極低。雖然距離越遠，可見光會迅速變暗，但紅外線具有在更遠距離處也能觀測到的優勢。因此，在本次論文中，天文學家翻閱了紅外空間望遠鏡的觀測資料，試圖尋找X行星的候選天體。一份資料是1983年IRAS衛星的觀測資料，另一份則是23年後的2006-2007年間AKARI空間望遠鏡的觀測資料。
天文學家透過對比相隔23年同一方向的天空照片，檢視是否有天體在期間發生了移動。23年是一個足夠長的時間間隔。考慮到X行星的預期軌道速度，23年時間足以讓它在夜空中移動約1度。這種差異在對比兩張照片時清晰可見。天文學家發現了13個位置發生了變化的天體。平均而言，這些天體在23年間在夜空中橫跨了約0.78度的距離。經過逐一核對，最終選出了最可能的X行星候選者。這唯一的一個候選者在相隔23年拍攝的兩張照片中，大小、顏色和亮度幾乎完全相同。這令人懷疑是同一個天體僅僅發生了位置上的偏移。
那麼，我們終於確認了苦苦尋找的X行星了嗎？很難下定論。因為僅憑本次分析中使用的兩次瞬間捕捉資料，很難獲知該天體執行的完整軌道。未來還需要透過持續的追蹤觀測，確認它到底朝什麼方向、以多快的速度移動，才能掌握其完整軌道。此外，還需要對該天體的表面構成物質進行進一步分析。如果表面由反射率更高的冰成分組成，那麼即使體積較小，也可能呈現出足夠明亮的觀測結果。根據天體大小推測值的不同，天體的質量和軌道也可能發生變化。
本次分析之所以能夠實現，得益於人類在相當長的時間內對宇宙全方位持續進行的觀測。得益於過去20多年裡對夜空各個角落的不間斷拍攝，我們現在生活在一個可以透過重新翻閱積累的資料，確認是否錯過了什麼的時代。
然而，在完全相反的立場上也釋出了新的主張。有觀點提出，作為X行星最可靠證據的TNO軌道或許並沒有向一側偏斜，並隨之提供了新的論據。最近，天文學家透過加拿大-法國-夏威夷望遠鏡等多種天文望遠鏡的觀測，又發現了一個在夜空中緩慢徘徊的新TNO天體。從2017年7月23日開始，望遠鏡中出現了一個新的小點，此後透過長達7年的持續觀測，成功在總共19張照片中捕捉到了該天體的影像。一個小點在背景星空之間緩慢穿行。基於這些資料，天文學家確認它是另一個在太陽系邊緣海王星軌道內外徘徊的TNO天體。該天體目前被命名為“2017 OF201”。
正如目前已知的其他TNO一樣，該天體以太陽為中心繪製著極其扁長的橢圓軌道。在遠離太陽時，距離可達地日距離的1600倍之遠。而在近日點時，距離太陽僅40AU左右，這與冥王星的平均距離相似。繞行這一長長的橢圓軌道一週需要約2萬5000年。
目前推測該天體的大小僅為700公里左右。這不僅比不上地球，甚至比月球和冥王星還要小，處於小行星級別。火星與木星之間小行星帶最大的小行星“穀神星”直徑約為900公里。因此，以這種大小來看，它算得上是一顆略遜於穀神星的相當大的矮行星。一個有趣的事實是，如果倒推目前揭曉的軌道，大約在1930年代，該天體曾接近過地球。那與冥王星首次被發現的時期相近，遺憾的是，因為它比冥王星小得多，當時似乎未能捕捉到它的影像。
有趣的是2017 OF201所繪製橢圓軌道的偏向方向。與目前已知的其他TNO不同，它的軌道朝正相反的方向偏斜。對於那些一直將TNO的非對稱軌道分佈作為X行星存在最重要證據的天文學家來說，這可能是一個非常令人尷尬的發現。因為此次新確認的2017 OF201軌道，可以瞬間推翻上述主張。
事實上，在本次論文中，天文學家透過簡單的模擬實驗表明，2017 OF201的存在本身就否定了X行星假說。如果假設存在X行星，那麼目前的2017 OF201軌道是絕對無法維持的。在應用包括麥克·布朗在內的天文學家所推測的X行星質量和軌道模型中，加入2017 OF201的話，短則數百萬年，長則2億年內，2017 OF201就會因X行星持續的重力影響，導致軌道極度扭曲，最終被丟擲太陽系的重力束縛範圍。2017 OF201能夠維持現有軌道的唯一情況，就是沒有X行星。即便X行星潛伏在某處，至少也不應該存在於目前已知的軌道上。
在滿懷期待太陽系第九大行星X行星的情況下，這次發現可能相當具有衝擊力。因為僅僅這一個案例，就足以成為TNO軌道並非一定向一側偏斜的最有力反駁證據。如果冥王星軌道之外的極遠距離處潛伏著一顆如天王星、海王星般沉重的行星，那麼其重力必然會對外部小天體的軌道產生影響。因此，2017 OF201能長期穩定地維持軌道這一事實，給一直以來盲目期待的X行星存在可能性留下了巨大的疑問。
當然，現在談放棄還為時尚早。因為我們還不知道2017 OF201具體是從何時起加入了太陽系外圍的新成員行列。若站在期待X行星存在的一方開啟“希望濾鏡”的話，也不能排除2017 OF201是相對近期從太陽系外圍進入，或者是因為近期經過太陽系附近的其他鄰近天體的重力攝動，才偏離了原有軌道而變成了現在的軌道。
本次主張表明，根據我們觀察宇宙的程度，我們大腦中描繪的宇宙形象可能會發生多麼極端的改變。如果我們因為發現的TNO不夠多，而認為它們只是偶然繪製出了相似的偏斜軌道，那麼我們描繪出的太陽系就是另一側隱藏著一顆巨大行星的模樣。但這可能是一種因為我們尚未徹底排查整個太陽系而產生的“觀測偏見（Bias）”。正如這樣，宇宙會根據我們觀察到什麼程度、多少而呈現出截然不同的面貌。
太陽系外圍是否真的潛伏著我們尚未找到、且足以堂堂正正冠以“新行星”之名的巨大X行星呢？您想把票投給哪一方？投給X行星真的潛伏在那裡，我們最終會發現它的那一邊？還是投給根本不存在所謂的X行星的那一邊？
參考
https://www.science.org/content/article/astronomers-searching-planet-nine-find-possible-hints-different-planet
https://www.cambridge.org/core/journals/publications-of-the-astronomical-society-of-australia/article/search-for-planet-nine-with-iras-and-akari-data/4AC94D8DED041495F85F518C286D5284
https://www.sciencenews.org/article/dwarf-planet-solar-system-planet-9-x
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025MPEC....K...47C/abstract
作者池雄培（Ji Woong-bae）是誰？熱愛貓咪與宇宙。兒時在看過《銀河鐵道999》後，立志讓更多人瞭解宇宙之美。目前在延世大學銀河演化研究中心及近宇宙論研究室，研究透過星系相互作用產生的演化，並從事講座、寫作等多種科學傳播活動。著有《和曖昧的天文臺談戀愛》、《整天想著宇宙》、《星，光之科學》等書。