一种新的搜寻小行星的方法，发现了一百多个遥远的小世界。而这种新奇的技术还可以帮助解决九号行星之谜。
文/Erica Naone
译/geekFox
原文/astronomy.com/news/2020/03/astronomers-find-139-new-minor-planets-in-the-outer-solar-system/
本文基于创作共同协议（BY-NC）
在外太阳系中发现了139颗新的小行星。发现这些小行星的新方法，可能最终帮助天文学家确定九号行星是不是真的存在。 NASA/JPL-Caltech
天文学家通过对暗能量调查的数据进行搜索，发现了139颗新的小行星，这些小行星在海王星之外环绕太阳运行。这种新的发现小世界的方法有望在未来几年内发现数以千计的远距离天体——这在某种程度上预示着前一百多颗可能只是冰山一角。
综合起来，新发现的遥远天体以及未来的天体，能解决现代天文学中最吸引人的问题之一。在我们的太阳系的外围是否有一个巨大而神秘的世界，亦即“九号行星”？
海王星之外的奥秘
海王星围绕着太阳运行，距离约30 AU（astronomical units，1AU是地日距离）。在海王星之外是柯伊伯带——一个富含彗星的冰冻岩石天体带（包括冥王星），其质量是小行星带的几十到几百倍。在柯伊伯带内，以及超过其外缘50AU处的遥远天体称为跨海王星天体（trans-Neptunian objects，TNOs）。目前，我们大家都知道太阳系内有近3000个TNO，但估计总数接近10万个。
多年来，随着慢慢的变多的TNO被发现，一些天文学家——包括加州理工学院的Konstantin Batygin和Mike Brown——注意到这些天体中的一小部分天体具有奇特的轨道。它们似乎以意想不到的方式聚集在一起，就像一个看不见的物体把这些所谓的极端TNOs（eTNOs）赶到了特定的轨道上。Batygin和Brown——以及其他小组，比如卡内基科学研究所的Scott Sheppard领导的小组——认为这些奇异的eTNOs的轨道指向了一个巨大的、遥远的世界，这样一个世界被称为 "九号行星"。
在过去的十几年里，天文学家发现了许多遥远的天体，它们都有非常相似的近日点，也就是说，它们最接近太阳时位于相同的位置。试图解释这些天体集群的一个主要理论是，一个被称为 "九号行星 "的巨大而又看不见的世界隐藏在外太阳系中。 Fauxtoez/WikiMedia Commons
据推测，九号行星的质量是地球的五到十五倍，在距离太阳约400 AU（或更远）的轨道上运行，九号行星将有足够的引力，使其能够改变eTNOs的轨道，使它们在最接近太阳时聚集在一起。
问题是，九号行星的证据是间接的，也很稀少。可能还有别的的东西可以解释这些聚集在一起的轨道，也可能是这些天体刚好有类似的轨道。寻找更多的TNOs，尤其是柯伊伯带以外的TNOs，将使天文学家们能够找到更多的线索，指向九号行星的位置——或者完全否定它的存在。在这项研究中新发现的139颗小行星中，有7颗是eTNOs，这与几个月前仅有十几颗的名单相比，是一个重要的补充。
新的相机，新的方法
美国宾夕法尼亚大学的天文学家利用暗能量巡天（the Dark Energy Survey, DES）的数据发现了新的TNOs，这颗新的TNOs是由宾夕法尼亚大学的天文学家利用DES的数据发现的，而DES最初的目的并不是为了寻找遥远的小行星。
位于智利Cerro Tololo美洲天文台的Blanco望远镜装有“暗能量相机”（Dark Energy Camera），这是DES的主要设备。旨在揭示宇宙中暗能量的奥秘，该调查的数据也有助于解开九号行星的神秘面纱。 Fermilab/Reidar Hahn
但宾夕法尼亚大学的天文学家、新研究报告的共同作者Gary Bernstein从 "在九号行星还没再次出现之前"，甚至在上世纪90年代柯伊伯带的存在被证实之前，就已经对TNO着迷了。"每当我拿到一个新的相机或技术进步的东西时，我就会出去想办法用它来寻找TNO，当然，DES是我们有史以来最大、最好的相机。"
DES是一项旨在了解暗能量的国际合作，2013年开始使用安装在智利安第斯山脉Blanco 4米望远镜上的相机对南部天空进行观测。Bernstein与宾夕法尼亚大学的天文学家Masao Sako和研究生Pedro Bernardinelli合作，调整DES的日期，以识别TNOs。
"大多数人在试图寻找TNOs时，都有专门的方法来观察天空，在那里他们每隔几个小时拍摄图像，你可以很容易看到天体的移动，"Bernardinelli表示。但DES的数据并没有这样做。
Bernardinelli不得不设计出一种新的算法，通过将两颗天体之间的点连接起来，来识别移动的天体。
Bernardinelli不得不设计出新颖的算法，通过连接DES图像之间的点来识别移动物体，帮助识别是不是真的存在TNO。随后，研究人员用已知的TNOs来验证他们的运动点算法（movement-spotting algorithm），同时也证实他们可以过滤掉假物体。
首先，Bernardinelli只分析了DES数据中的一小部分子集。但当他将他的算法应用到其余的数据上时，他预计可以找到多达500个甚至更多的TNO。然后，如果将同样的方法应用到地平线上更多敏感的巡天数据上，比如新Vera C. Rubin Observatory天文台的数据，该小组预计发现的新TNOs的数量将达到数千。有了这些数字，天文学家们可能最终会得到一个确切的答案，我们的太阳系是否在其遥远的地方藏有一颗巨大的行星。
"这是一个奇妙的例子，说明为天文学的一个领域设计的巡天观测——研究宇宙的膨胀史——也可以在一个完全不相关的领域产生伟大的科学。"瑞典Lund University的理论天体物理学家Alexander Mustill表示。
这项新研究发表在3月10日的《天体物理学杂志增刊系列》（ApJS）上。
关于九号行星的问题
仍在追寻九号行星的Batygin称这种寻找TNO的新方法是 "一个高明的想法"，并补充说，这项研究发现了一些新的、多年未见的天体。
被称为九号行星的假想世界预计将是一颗超级地球或海王星以下的行星，其轨道可能会比“矮行星”冥王星离太阳远几十倍。 NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
不幸的是，这些新天体还没有发现关于九号行星的任何迹象。研究人员发布了早期结果，分析这7个新发现的eTNOs的轨道是否支持指向九号行星的聚集模式，但到目前为止，他们一无所获。
"如果这是第一个出来的数据集，那么没有人会提出九号行星假说，因为在新的eTNOs的轨道上似乎没有聚集。"Sako说。不过，他补充说，这也不能反驳九号行星的存在。他们的方法可能会发现其他的eTNO确实支持九号行星——甚至发现该天体本身。
美国University of Colorado Boulder的天文学家Ann-Marie Madigan说："TNOs是很难探测到的，所以我们发现的每一个TNOs都告诉我们，外面还有一个更庞大的天体群，"她说，"我们发现的TNO越多，我们就越能判断出九号行星的证据。或者，通过Madigan的集体引力理论否认九号行星的存在。"
我们太阳系的故事
无论九号行星是不是真的存在，了解TNOs的轨道和属性将为人们提供关于巨行星的历史，或许是过去的巨行星在太阳系早期被踢到太阳系外围的巨行星。
"TNO是很久以前太阳系中发生的事情的遗迹，"Bernstein说。"它们就封存在冷库之中。"
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