在柯伊伯带的遥远边缘，太阳系平面出现了扭曲，这表明冥王星之外可能存在一个质量介于火星和地球之间的未知行星天体，但它比“第九行星”近得多。
根据一项关于小行星轨道的新研究，一个未知且不可见的“行星质量天体”可能潜伏在太阳系的遥远边缘。
这个天体不同于所谓的“第九行星”，而且距离我们近得多；“第九行星”是一颗尚未证实存在的行星。
质量与火星相当
在一篇新论文中，科学家提出了有力证据，表明存在一个尚未发现的行星天体，其质量介于火星和地球之间。这个神秘天体目前只通过控制一群太空岩石的轨道平面显露了踪迹。这群岩石位于太阳系冰冷的边缘，名为柯伊伯带天体，简称KBO。
大多数KBO是太阳系形成后留下的碎屑，它们绕太阳运行时的轨道倾角平均趋近于行星科学家所称的太阳系不变平面；但柯伊伯带中距离最远的天体并非如此。
它们的平均轨道平面相对于不变平面倾斜了约8度。换句话说，某种未知因素正在扭曲太阳系外围的平均轨道平面。
“对我们的研究结果，最可能的解释是存在某种不可见的质量，”亚利桑那大学月球与行星实验室博士后研究员、该研究的第一作者Kat Volk说。该研究发表于《天文学杂志》。“根据我们的计算，要造成我们测得的这种扭曲，需要一个质量与火星相当的天体。”
柯伊伯带位于海王星轨道之外，延伸至数百个天文单位（AU）；1个AU相当于地球与太阳之间的距离。柯伊伯带类似于太阳系内侧的同类区域——火星与木星之间的小行星带，拥有大量小行星，其中大多是小型冰质天体（彗星的前身），还有少数矮行星。
研究人员分析了柯伊伯带中600多个天体的轨道平面倾角，以确定这些轨道平面进动所围绕的共同方向。进动指旋转物体的朝向缓慢变化或“摇摆”。
LPL行星科学研究教授、论文共同作者Renu Malhotra解释说，KBO的运动方式与陀螺类似。
“想象一下，你有很多很多高速旋转的陀螺，然后轻轻推动每一个。如果此时给它们拍一张快照，你会发现它们的自转轴朝向各不相同，但平均而言，它们会指向地球当地的引力场。
“我们预计，每个KBO的轨道倾角朝向都不相同，但平均而言，它们会垂直于由太阳和大行星确定的平面。”
并非偶然
Volk说，如果把太阳系外围天体的平均轨道平面想象成一张薄片，那么在50 AU以外，它应该相当平坦。
“但从50 AU进一步延伸到80 AU时，我们发现平均平面实际上偏离不变平面发生了扭曲。测得的扭曲幅度存在一定的不确定范围，但这种扭曲仅仅是柯伊伯带天体观测样本有限所造成的统计偶然的可能性不超过1%或2%。”
换句话说，这种效应很可能是真实信号，而非统计偶然。根据计算，一个质量与火星相当、在距离太阳约60 AU处运行且轨道相对于已知行星平均平面倾斜约8度的天体，其引力足以扭曲远处KBO的轨道平面，影响范围在其两侧各约10 AU内。
Volk说：“观测到的远距离KBO集中在一个宽约30 AU的环带内，随着时间推移，它们会受到这种行星质量天体的引力影响。因此，假设一个行星质量天体能在这一距离范围内造成观测到的扭曲，并非不合理。”
这排除了该假设天体就是假想中的“第九行星”的可能性；“第九行星”的存在是根据其他观测提出的。据预测，这颗行星的质量大得多（约为地球质量的10倍），距离也远得多，约为500至700 AU。
Volk说：“它距离太远，无法影响这些KBO。要显著影响这一范围内的KBO，它肯定必须比100 AU近得多。”
根据定义，行星必须清除其轨道上的小行星等天体，因此作者将这一假设质量称为“行星质量天体”。数据也不能排除扭曲可能由多个行星质量天体造成。
那么，我们为什么还没找到它？最可能的原因是，我们尚未搜寻整个天空中的太阳系远距离天体。行星质量天体最可能藏身于银道面；该区域恒星极其密集，因此太阳系巡天观测往往会避开这里。
Volk说：“仅仅因为巡天观测的局限，我们还没有发现亮度和距离都合适的这类天体的概率，估计约为30%。”
作者表示，另一种可能的解释是，一颗恒星在近期（以天文学标准衡量）掠过太阳系，扰动了柯伊伯带外围天体的轨道平面。
Malhotra说：“一颗掠过的恒星会把所有‘陀螺’都拉向同一个方向。恒星离开后，所有KBO都会回到原先的平面周围继续进动。这需要恒星从约100 AU处极近距离掠过，而且这种扭曲会在1000万年内消失，所以我们认为这种情形不太可能。”
大型综合巡天望远镜建成后，人类或许很快就有机会一睹这个神秘天体。该望远镜由包括亚利桑那大学在内的联合体运营，原定于2020年首次观测，将逐夜对天空进行前所未有的实时巡天。
Malhotra说：“我们预计，LSST将把已观测到的KBO数量从目前约2,000个增加到40,000个。那里还有更多KBO，只是我们尚未看到。即使LSST也无法发现其中一些距离太远、亮度太暗的天体，但由于这台望远镜覆盖天空的范围将比当前巡天观测全面得多，如果这个天体确实存在，它应该能够探测到。”
