寻找第九颗行星的情节变厚

太阳系的外围可能拥有另一颗行星 – 或修改引力定律的证据

一对理论物理学家报告说，激发寻找第九颗行星的相同观测结果可能是太阳系内最初为理解星系旋转而开发的修改引力定律的证据。

研究人员凯斯西储大学物理学教授哈什·马图尔（Harsh Mathur）和汉密尔顿学院（Hamilton College）物理学副教授凯瑟琳·布朗（Katherine Brown）在研究了银河系对外太阳系物体的影响后做出了这一断言——如果 万有引力定律由一种称为修正牛顿动力学（或MOND）的理论支配。

MOND提出艾萨克·牛顿著名的万有引力定律在一定程度上是有效的。也就是说，当牛顿定律预测的引力加速度变得足够小时，MOND允许不同的引力行为接管。

MOND在银河系尺度上的观测成功是为什么一些科学家认为它是“暗物质”的替代品，物理学家用这个术语来描述一种假设的物质形式，这种物质会产生引力效应但不发出任何光。

“MOND非常擅长解释银河系规模的观测，”马图尔说，“但我没想到它会对外太阳系产生明显的影响。

他们的工作最近发表在 The Astronomical Journal上。

“引人注目”的对齐方式

马图尔和布朗之前曾研究过MOND对银河动力学的影响。但是，在天文学家在2016年宣布外太阳系中的少数物体显示出可以用第九颗行星解释的轨道异常之后，他们对MOND的局部效应产生了兴趣。

轨道特性以前曾带来历史性的发现：海王星是通过对附近物体轨道的引力牵引发现的，水星的微小岁差为支持爱因斯坦的广义相对论提供了早期证据，天文学家最近使用轨道动力学来推断我们银河系中心存在超大质量黑洞。

布朗意识到MOND的预测可能与促使寻找第九颗行星的观测结果不一致。“我们想看看支持第九行星假说的数据是否会有效地排除MOND，”她说。

相反，Mathur和Brown发现MOND精确地预测了天文学家观察到的聚类。他们认为，在数百万年的时间里，外太阳系中一些物体的轨道将被拖到与银河系自身的引力场对齐。

当他们将第九行星数据集中的物体的轨道与银河系自身的引力场进行绘制时，“对齐方式令人震惊，”马图尔说。

作者警告说，目前的数据集很小，任何其他可能性都可能被证明是正确的;例如，其他天文学家认为轨道特性是观测偏差的结果。

“无论结果如何，”布朗说，“这项工作突出了外太阳系作为测试重力和研究物理学基本问题的实验室的潜力。