在太陽系邊緣發現奇怪的“化石”世界

盡管現代天文學家必須使用強大的望遠鏡，但遙遠的太陽系仍然很神秘。沒有太多的陽光穿透這些區域，并且有強烈的跡象表明那里潛伏著未被發現的物體。

天文學家在這些昏暗的范圍內發現的天體是原始的，它們的軌道表明存在更多未被發現的天體。將它們拼湊在一起是一項挑戰。

雖然有些天體通過熾熱的爆炸或天空中的光條來宣布自己，但遙遠的太陽系天體并沒有引起太多關注。它們以微小的暗示顯露出來;對另一個物體的幾乎難以察覺的拉扯，一種幾乎看不見的短暫的微光。然而，這些天體有一些重要的東西可以告訴我們太陽系是如何形成和演化的。

天文學家在太陽系遙遠的范圍內發現了第九顆行星的跡象。這種假設且難以捉摸第九行星被舉起來解釋稱為海王星外天體 （TNO） 的遙遠天體家族的令人費解的軌道分組。

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天文學家與夏威夷的日本斯巴魯望遠鏡合作，在太陽系中發現了一個新的遙遠天體的證據。這是一個Trans-Neptunian Object，這意味著它繞太陽運行的平均距離比最外層的行星海王星更大。

但它也是一個重要且令人費解的對象子類的成員：塞德諾類.它的名字是 2023 KQ14，但它的昵稱是菊石，以頭足類動物化石命名。

Sednoids 比 TNO 遵循更極端的軌道。它們的軌道非常細長，具有偏心遠近日點，而大半長軸.它們以矮行星命名塞德娜，這一新發現只是迄今為止檢測到的第四個 Sednoid。

一篇新論文自然天文學介紹了這一發現。它的標題是”近日點為 66 天文單位的類塞德娜天體的發現和動力學。“主要作者是臺灣臺北中央研究院天文與天體物理研究所的陳英東。

“了解這些獨特的遙遠天體的軌道演化和物理特性對于理解太陽系的完整歷史至關重要。”

菊石在 2023 年 3 月、5 月和 8 月的觀測工作中首次被斯巴魯望遠鏡探測到。僅憑這些觀測結果不足以證實這個昏暗天體的存在，2024 年 7 月加拿大-法國-夏威夷望遠鏡的后續觀測以及對其他天文臺存檔數據的搜索提供了證實。總體而言，研究人員跟蹤菊石的軌道長達 19 年。

菊石是作為化石（外太陽系的形成：冰冷的遺產）觀測計劃。它使用斯巴魯望遠鏡強大的超超總相機測量分布在太陽系外層的天體的種群和亞種群。

FOSSIL 團隊使用計算機數值模擬確定菊石至少在 45 億年內一直遵循穩定的軌道，其歷史可以追溯到太陽系最早的時代。菊石的軌道目前與其他塞德諾德石不同，但模擬表明它們的軌道在大約 42 億年前都是相似的。

當談到近日點距離時，遙遠的太陽系天體存在一個奇怪的間隙，而菊石就位于這個間隙中。

作者在論文中解釋說：“菊石的軌道與其他類塞德納天體的軌道不一致，并填補了觀測到的遙遠太陽系天體分布中以前無法解釋的'q-間隙'。

Yukun Huang 博士國立天文臺是該論文的合著者，對菊石軌道進行了模擬。“事實上，2023 KQ14 目前的軌道與其他三種 sednoids 的軌道不一致，這降低了第九行星假設，“黃在一篇新聞稿.

“有一顆行星可能曾經存在于太陽系中，但后來被拋射出來，導致了我們今天看到的不尋常的軌道。”

海王星是外太陽系附近唯一已知的大質量天體，可以塑造 TNO 和 Sednoids 的軌道。但根據研究合著者吉田文博士的說法，菊石是它無法企及的。

“2023 年 KQ14 是在海王星引力影響很小的遙遠區域發現的。該地區存在具有細長軌道和大近日點距離的物體，這意味著在 2023 年 KQ14 形成的古代發生了一些非凡的事情，“吉田說。

“了解這些獨特的遙遠天體的軌道演化和物理特性對于理解太陽系的完整歷史至關重要。目前，斯巴魯望遠鏡是地球上為數不多的能夠做出此類發現的望遠鏡之一。

“如果 FOSSIL 團隊能夠做出更多這樣的發現，并幫助描繪太陽系歷史的完整圖景，我會很高興。”

菊石的軌道現在與其他 Sednoids 不同，這一事實需要解釋。這證明遙遠的太陽系天體之間存在更多的復雜性和多樣性。

天文學家長期以來一直想知道我們的太陽系是否擁有“”第九行星'引導著這些遙遠物體的軌道。如果有，那么菊石的發現對它的軌道以及它可能隱藏的地方施加了更多的限制。它有效地減少了這個假設星球的藏身之處的數量。

研究人員在他們的論文中解釋說：“具有大半長軸（> 200 天文單位）和大近日點（q > 60 天文單位）的類塞德納天體似乎在穩定的軌道上演化，這些軌道基本上保持不變，也沒有因海王星的引力而改變，”研究人員在他們的論文中解釋道。

“在目前的行星配置下，不存在提高近日點的可行轉移機制。它們的穩定性表明，需要超出目前已知的太陽系行星的外部引力影響才能形成它們的軌道。

天文學家提出了這種外部引力影響的許多來源，包括與流氓行星或恒星的相互作用、太陽仍處于其出生星團時的古代恒星相互作用，以及太陽系早期從其他低質量恒星中捕獲的物體。

但最受關注的解釋是與假設的行星第九行星的相互作用。

雖然這項研究既沒有證實也沒有質疑第九行星的存在，但它確實對其軌道施加了進一步的限制。事實上，每次發現另一個塞德諾德人時，它都會限制第九行星。天文學家現在知道其中有四個，但他們不知道有多少可能還藏在那里，可能受到難以捉摸的、假設的第九行星的引導。

如果第九行星存在，它就有一個巨大的區域可以隱藏。一些研究過它潛在存在的天文學家認為它可能是太陽系中第五大行星。它會太遠了，以至于會非常昏暗。然而，如果它存在的話，我們可能正處于檢測它的風口浪尖。

維拉魯賓天文臺最近看到了第一道曙光，并將開始為期十年的時空遺留勘測（LSST）。LSST 將發現太陽系中的瞬態事件和物體，這是之前其他望遠鏡所沒有的。它是專門為尋找難以檢測的物體而構建的，即使是像第九行星這樣難以捉摸的物體也無法躲避它。

本文最初發表于今日宇宙.閱讀原創文章.

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