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太阳系存在未被发现的大行星:传说中的X行星

2018-09-10 12:43外星探索
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      认为太阳系存在未被发现的大行星的传闻流传已久。天文学家用笔算出海王星后,一度认为还存在一个位于海王星轨道之外的大行星。即使在冥王星发现之后,还是有人认为在冥王星之外还有大行星,否则不能很好地解释海王星轨道的变化。这颗行星就是传说中的X行星。虽然目前海王星的轨道问题已经解决,但仍有人根据其他的蛛丝马迹,提出X行星的猜测。在始终未能观测到X行星的当下,我们有什么方法可以推测X行星的存在与否呢?脉冲星计时就能给出证据!

太阳系中的天体运动会影响脉冲星脉冲的到达时间。直观上的影响,行星的运动会改变太阳系质心位置,相当于太阳系发生了整体的移动,导致地球与脉冲星之间的距离发生改变。如果考虑相对论效应,不同位置的行星能产生不同的引力场,从而改变地球与脉冲星间的距离。对于已知的行星,我们能够计算出它们对脉冲的影响。在消除已知天体的影响之后,剩下的自然就是未知天体的影响。

太阳系主要天体运动示意图

2005年,美国普林斯顿大学的研究人员就用脉冲星计时测算过,结论是:在距太阳200天文单位(天文单位为地球与太阳之间的平均距离)之内,不存在木星质量大小的未知天体。如果今后用更高精度的脉冲星计时数据计算,应该能知道距离太阳60个天文单位之内(相当于柯伊伯带之内)有没有地球质量大小的未知天体。

我们能通过脉冲星计时来探测太阳系内有没有未知行星,那能不能探测脉冲星边上有没有行星在围绕着它转呢?当然可以了!其实这更多的是意料之外的结果。我们知道,中子星产生于超新星爆炸。超新星爆炸的能量是十分惊人的。一般认为经历过超新星爆炸之后,恒星周围的行星不太可能还安然无恙。但不管怎么样,脉冲星用事实告诉天文学家,它不仅可以有行星,还可以有好几颗行星!

在1990年的时候,波兰天文学家亚历山大·沃尔兹森(Aleksander Wolszczan)使用阿雷西博望远镜发现了一颗毫秒脉冲星,名为B1257+12。通过对这颗脉冲星的脉冲星计时观测,沃尔兹森惊讶的发现,在去除已知天体的影响后,这颗脉冲星还受到另外的规律性影响,而最为合理的解释是:它有两颗行星!到了1994年,进一步的研究确认这颗脉冲星还有第三颗行星。这三颗行星就是人们最先发现的系外行星。其中最开始发现的两颗行星里,有一颗质量只有0.02倍地球质量,仅比月球稍大。这颗系外行星长期保持着“人类已知的质量最小的系外行星”的称号,直到2012年才被开普勒卫星的新发现打破。

B1257+12及其行星想象图

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