寻找第九颗行星的阴谋变得更加复杂

两位理论物理学家报告说，激发寻找第九颗行星的相同观察结果可能是太阳系内最初为理解星系旋转而开发的修正万有引力定律的证据。

研究人员哈什·马图尔(凯斯西储大学物理学教授)和凯瑟琳·布朗(汉密尔顿学院物理学副教授)在研究了银河系对太阳系外物体的影响后做出了这一断言——如果万有引力定律受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，当牛顿定律预测的重力加速度变得足够小时，MOND允许不同的重力行为接管。

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，它会产生引力效应，但不会发出任何光。

马图尔说：“MOND确实很擅长解释银河尺度的观测结果，但我没想到它会对太阳系外层产生明显的影响。”

他们的工作最近发表在《天文学杂志》上。

“引人注目”的排列

马瑟和布朗之前研究过MOND对星系动力学的影响。但在天文学家于2016年宣布外太阳系中的少数天体显示出可以用第九颗行星来解释的轨道异常后，他们开始对MOND更局部的影响感兴趣。

轨道特性此前曾带来历史性发现：海王星是通过其对附近天体轨道的引力拖拽而被发现的，水星的微小进动为支持爱因斯坦的广义相对论提供了早期证据，天文学家最近利用轨道动力学来推断我们银河系中心存在一个超大质量黑洞。

布朗意识到MOND的预测可能与推动寻找第九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能有效排除MOND，”她说。

相反，马图尔和布朗发现MOND准确地预测了天文学家观察到的星团现象。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拽到与银河系自身的引力场对齐。

马图尔说，当他们根据银河系自身的引力场绘制第九行星数据集中物体的轨道时，“这种排列是惊人的”。

作者警告说，当前的数据集很小，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。

布朗说：“无论结果如何，这项工作都凸显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。”