第九大行星(位于太阳系遥远区域的假想行星)

第九大行星（别名：第九行星、行星九、X行星，英文名：Planet Nine），是一颗推测中位于太阳系遥远区域的假想行星，其与太阳的距离比第八颗行星海王星更远。

2016年，加州理工学院天文学家康斯坦丁·巴特金和麦克·布朗看到了更多海王星外天体（TNO）轨道被扰动的证据，首次正式提出第九大行星存在的假说。同年，一个法国研究小组表示，他们进一步缩小了第九大行星的范围。2021年，在发表于《天体物理学杂志》增刊的一篇论文中，研究人员对长达6年的望远镜数据进行了研究，试图在南部天空中识别第九大行星的可能踪迹。截至2025年6月，第九大行星仍未被发现。虽然第九大行星的假设确实能够为一些难以理解的天体运行现象提供解释，但由于这种解释并不唯一，所以科学界对其是否存在仍存在争议。

科学家们假设第九大行星是一颗小冰巨星，有氢和氦的外壳，表面温度为零下375℉（-226℃），半径约为地球的3.66倍。根据科学家的模拟计算，第九大行星的质量为地球的5~10倍；沿转轴倾角为15°~25°的中等倾斜轨道运行，轨道半长轴在400~800天文单位之间，偏心率介于0.2~0.5之间，绕太阳一周大约需要10000到20000个地球年。

历史沿革

探索背景

太阳系已知的八个大行星，按照离太阳的距离从近到远，它们依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。1930年，冥王星被发现，并一度被视为太阳系第九大行星。

不过，新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外，属于太阳系外围的柯伊伯带，该区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20世纪90年代以来，天文学家发现杰拉德·柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比如，美国天文学家布朗发现的“2003UB313”，就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。布朗等人的发现使传统行星定义遭遇巨大挑战。2006年，国际天文学联合会（IAU）重新定义了行星的标准，意在弥合传统的行星概念与新发现的差距。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交，不符合新的行星定义，因此被自动降级为“矮行星”，从而太阳系行星的数量也因此由九颗减为八颗。

探索历程

2012年，巴西天文学家罗德尼·戈梅斯提出，太阳系中仍然可能存在第九行星。戈梅斯的理由是，他发现在海王星外层的柯伊伯带中，有数个小型冰状天体的运行轨道出现摄动，即某个天体因受其他天体吸引等原因而产生轨道上的偏差。戈梅斯通过计算进一步指出，这些小型天体轨道的变化可能是由于海王星以外还存在着一个行星级别的天体，它或许就是太阳系中的第九行星。2014年，天文学家斯科特·谢泼德和查德威克·特鲁希略注意到，海王星轨道以外的几个小天体的运行轨道异常。这些小天体包括矮行星赛德纳（SEDNA）以及其他几颗海王星外天体（TNO）。

2016年1月20日，加利福尼亚州理工大学的麦克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金在《天文学杂志》上刊登了一篇论文，他们根据6颗轨道怪异的柯伊伯带天体（太阳系内位于海王星轨道外，距离太阳约30到50个天文单位的小天体）数据，用计算机数值模拟的方法得出结论：太阳系很可能存在第九大行星，其质量约为地球的10倍，与太阳的平均距离大约是海王星的20倍，轨道是非常扁的椭圆，而且近日点（行星轨道上与太阳距离最近的位置）与其他行星相对，完成一整圈绕日公转约需要1万年到2万年的时间。麦克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金将这颗假想天体昵称为“行星九”。但由于曾经基于不同的证据，人们曾多次研究过海王星以外存在一颗未被发现的大型行星，有时它也被称为“X行星”。随后，一系列关于TNO以及“行星九”如何影响其轨道的研究出炉。但也有科学家警告称，其中的许多研究可能只是观测偏差。2月，美国天文学家宣称他们可能有所发现，但也承认并不清楚“理论上存在”的隐藏第九大行星究竟在它周期为1万—2万年轨道上的哪个位置。同年，一个法国4人研究小组表示，他们进一步缩小了太阳系的第九大行星的范围。

2021年12月23日，发表于《天体物理学杂志》增刊的一篇论文中，研究人员对长达6年的望远镜数据进行了研究，试图在南部天空中识别第九大行星的可能踪迹。最终挑选的3000多个可能候选光源，结果都无法被证实为行星。截至2025年6月，第九大行星仍未被发现，科学界对其是否存在仍存在争议。尽管天文学家已通过全天空大规模中国空间站工程巡天望远镜和目标搜索等方法对其展开搜寻，但由于该行星与太阳距离极远，探测难度极大。

证据

研究柯伊伯带的天文学家注意到，该区域的一些矮行星和其他小型冰冷天体往往沿着相互聚集的轨道运行。通过分析这些轨道，加州理工学院的研究团队推测，可能有一颗巨大的未被发现的行星隐藏在远超出冥王星的区域。他们提出，与这颗潜在气态巨行星的引力相互作用或许可以解释这些柯伊伯带天体的异常轨道。

2018年，密歇根大学科学家报告说，他们发现一颗遥远小行星2015 BP519的轨道角度非常奇特，认为该天体被一颗尚未现身的行星牵引到“异常轨道”。该发现为第九大行星确实存在增加了新证据。该团队使用计算机模拟太阳系来厘清这种奇特的倾斜轨迹如何出现。结果表明，如果太阳系只有八颗行星，2015 BP519的奇特轨道不可能出现；而当加入第九大行星后，该小行星的轨道与截至2018年发现的情况几乎一样。他们认为，可能是受到了未知大行星的影响。

形成机制

第九大行星存在三种可能的形成机制。哈佛大学史密松天体物理中心的李和弗莱德·亚当斯考虑了三种可能的形成机制，其中概率最高的图景是这颗行星在太阳系内形成，由于太阳系早期处于星团内部，很容易受到星团内其他恒星引力的影响，于是这颗行星逐渐被拉到太阳系边缘，但这种图景发生的几率最高只有10％。其他两种图景分别为：第九大行星本是一颗太阳系外行星，当太阳与行星的母恒星距离接近时，它被太阳俘获到太阳系内；第九大行星本是一颗自由的行星，浪迹在星际空间，被太阳俘获。这两种图景发生的概率更低，都小于2%。

犹他州大学的本杰明·布鲁姆利和哈佛史密松的斯考特·肯扬的计算结果表示，李和弗莱德·亚当斯的第一种图景还是有可能实现的。他们认为第九大行星很可能是在距离太阳较近的区域形成，但由于受到木星和土星的引力作用，慢慢被甩到太阳系边缘，而且如果未来能够观测证实行星存在，通过分析行星的成分可以反推其形成历史，但这一切都有赖于观测。

认为第九大行星很可能是太阳系捕获的太阳系外行星的天文学家也大有人在。隆德大学的亚历山德拉·穆斯迪尔提出第九大行星是太阳在大约45亿年前从近邻恒星俘获的一颗系外行星，当然他的理论需要很多“有利因素”同时存在，例如行星轨道必须很扁，星团中恒星间的距离必须较近等等。在亚历山德拉·穆斯迪尔看来，如果能够证实第九大行星存在而且是被太阳捕获的系外行星，那么它将是第一颗能够派遣探测器对其进行近距离观察的系外行星，因为其他系外行星的距离都是以光年度量的。

特征

争议

关于第九大行星存在的说法颇具争议。2016年，美国航空航天局首席科学家艾伦·斯托芬（Ellen Stofan）在接受英国广播公司采访时却对这所谓的“第九大行星”表示怀疑，因为开普勒太空望远镜在太阳系外的恒星系统中找到了几千颗类似超级地球的行星，但没有一颗太阳系外行星的大小介于地球和海王星之间。美国西南研究院的行星科学家Hal Levison认为：“在我的职业生涯看到过很多类似研究和说法，但事实证明都是错误的。”2023年，天文学家丹尼尔·戈麦斯及其合作者利用环绕火星、木星和土星运行的探测器所获取的行星位置数据，试图探测第九大行星的引力效应。他们发现，一颗质量为地球5倍的行星若处于400天文单位的距离，无论其在天空中的位置如何，均应能被探测到（但如果距离翻倍至800天文单位，则仅在天空中近5%的区域可能被探测到）。