寻找行星9：一种非常规的检测方法

彩色线表示卫星在不同轨道离心率值（es= 0.1， es= 0.5 和 es= 0.9）。在这里，我们忽略了太阳加热效应，我们假设R = 100 km。信用：arXiv（2023 年）。DOI： 10.48550/arxiv.2301.13471
在我们的太阳系中，柯伊伯带天体的轨道周围有一个谜。超过一万亿个比我们的月球小的冰冷物体在海王星之外的甜甜圈环中绕太阳运行。奇怪的是，一簇外柯伊伯带物体都以类似的方式呈椭圆，仿佛被引力拉向一个方向。主要的假设是，一个看不见的物体，是地球质量的5到10倍，正在引起拉动效应。这个神秘物体被称为行星9。
观测尚未从通常的光学，微波，红外或电磁波光谱中发现这种引力的来源，导致推测它可能是一个流氓行星核心，一个小黑洞，甚至是暗物质团。这些中的任何一个都会使物体极难检测。
香港教育大学科学及环境研究系副教授陈文浩提出了一种非常规的检测方法。在他的论文“如果行星9有卫星怎么办？”中，Chan专注于行星9轨道卫星的潜在存在。
虽然在尚未被发现的行星周围寻找卫星最初听起来可能比寻找行星本身更困难，但Chan说明，如果行星9有卫星物体，这些物体在轨道上会波动的热信号由于潮汐加热过程。这些热信号将比行星9本身的预期范围高2.5倍，并且也远高于任何已知的柯伊伯带天体。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列天文台（ALMA）应该可以检测到此范围内的特征，该天文台最近进行了能力升级。
众所周知，柯伊伯带内的物体可以有卫星。冥王星是一颗比我们的月球小的矮行星，也是我们太阳系的前第九颗行星，位于柯伊伯带内，有五个卫星。

真的有9号行星吗？

加州理工学院的天文学家迈克·布朗（Mike Brown）和康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）在最初试图证明不需要这样的行星后，给了这些奇怪的外轨道0.02%到0.04%的可能性，即在没有行星9型天体影响其轨道的情况下自然发生。尽管最初持怀疑态度，但2016年，他们在《天体物理学杂志》上发表了一篇题为《太阳系中一颗遥远的巨型行星的证据》的论文，并从此缩小了9号行星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，增加了可观察到的潮汐力热信号的机会。

为什么我们还没有找到它？

如果它是一个流氓行星或残余的行星核心，在早期的太阳系行星台球游戏中幸存下来，它可能有一个偏心轨道。尽管我们擅长发现远处的事物，但随着时间的推移，这些物体往往是可追踪的，因为轨道大多在同一平面上，并且围绕太阳以相同的方向移动。一个不在该平面上并且朝不同方向移动的轨道，无论大小如何，都将非常难以跟踪。
如果一个黑洞引起了拉力，一个以地球质量而不是通常的太阳质量测量的黑洞，它将足够小，可以很好地放入小学背包中。如此小的尺寸使得引力透镜和伽马射线发射太微弱而无法记录，并且需要扩展标准模型以适应其存在。
暗物质之所以如此命名，正是因为它避免了除更大尺度的引力影响之外的所有探测方法。
然而，这些可能的物体中的任何一个都可以支持卫星。多亏了Chan的工作，我们现在有一个很好的策略来找到它们。由于除了海王星之外，没有其他天体物理机制可以将温度提高到他论文中详述的范围，因此卫星应该在较冷的背景下脱颖而出，并提供明确的信号，表明行星9，无论多么黑暗，都在那里。
更多信息：陈文浩，如果行星9有卫星怎么办？，arXiv（2023）。DOI： 10.48550/arxiv.2301.13471