寻找太阳系行星9：一种非常规的探测方法 _太阳系

彩色线条表示不同轨道偏心率值(es = 0.1、es = 0.5和es = 0.9)下卫星的预测温度T 。这里，我们忽略了太阳加热效应，并假设R = 100 km 。Credit: arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2301.13471
据美国物理学家组织网（by Justin Jackson , Phys.org）：围绕着柯伊伯带天体的轨道，我们的太阳系中有一个谜。超过1万亿个比我们的月亮还小的冰状物体在海王星之外的环形轨道上围绕太阳运行。奇怪的是，一群柯伊伯带外的物体都以相似的方式椭圆，就好像被引力拉向一个方向。主要的假设是一个看不见的物体，质量是地球的5到10倍，造成了引力效应。这个神秘物体被命名为行星9 。
观测尚未从通常的光学、微波、红外或电磁波谱中发现这种重力的来源，导致人们猜测它可能是一个流氓行星核心、一个小黑洞，甚至是一群暗物质。其中任何一种都会使物体极难被探测到，如果不是不可能的话。
香港教育大学科学与环境研究系副教授陈文浩提出了一种非常规的探测方法。在他的论文“如果9号行星有卫星会怎样？”该论文已被《天体物理学杂志》接受发表，Chan专注于围绕行星9运行的卫星的潜在存在。
虽然在一颗尚未被发现的行星周围寻找卫星最初听起来可能比找到行星本身更困难，但Chan解释说，如果行星9有卫星物体，由于潮汐加热过程，这些物体在轨道上运行时会有波动的热信号。这些热信号将比行星9本身的预期范围高2.5倍，也将比任何已知的柯伊伯带物体高得多。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列天文台(ALMA)应该可以探测到这个范围内的信号，该天文台最近进行了能力升级。
已知柯伊伯带内的物体可以拥有卫星。冥王星是一颗比我们的月亮小的矮行星，也是太阳系的第九大行星，位于柯伊伯带内，有五颗卫星。
真的有行星9吗？
加州理工学院的天文学家迈克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金在最初试图证明不需要这样的行星后，给出了奇怪的外轨道自然发生的几率为0.02%至0.04%，没有行星9型物体影响它们的轨道。尽管最初持怀疑态度，但在2016年，他们在《天体物理学杂志》上发表了一篇题为“太阳系中一颗遥远巨行星的证据”的论文，此后他们缩小了行星9的质量和潜在轨道位置。
根据Chan的说法，加州理工学院天文学家提出的行星9的质量可以容纳多达20颗卫星，增加了观测到潮汐力热信号的机会。
为什么我们还没有找到它？
如果它是一颗流氓行星或残余行星核心，在早期太阳系行星台球游戏中幸存下来，它可能有一个偏心轨道。尽管我们善于发现远处的物体，但随着时间的推移，这些物体往往是可以跟踪的，因为轨道大多在同一平面上，并围绕太阳向同一方向运动。一个轨道不在那个平面上，并且朝不同的方向运动，不管它的大小如何，都很难追踪。
如果引力是由一个黑洞引起的，这个黑洞是以地球质量而不是通常的太阳质量来衡量的，那么它将小到足以装进一个小学生的书包里。这种小尺寸使得引力透镜和伽马射线辐射太微弱而无法记录，因此需要扩展标准模型才能容纳它的存在。
暗物质之所以如此命名，正是因为它避开了所有的探测方法，除了大得多的尺度上的引力影响。
然而，任何这些可能的物体都可以支持卫星。多亏了陈的工作，我们现在有了一个寻找它们的好策略。由于海王星之外没有其他天体物理机制可以将温度提高到他论文中详细描述的范围，这些卫星应该在更冷的背景下脱颖而出，并提供一个明确的信号，即行星9，无论多么黑暗，都在那里。