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堤喀 (假想行星)

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藝術家筆下的奧爾特雲和柯伊伯帶（小圖）

堤喀（英語：Tyche）是太陽系奧爾特雲內的一顆假設的氣態巨行星的暱稱。路易斯安那大學拉斐特分校的天文學家約翰·馬泰塞（英語：John Matese）和丹尼爾·惠特邁爾（英語：Daniel Whitmire）[1][2]曾多次發表聲明表示，基於長周期彗星運行軌道的不規則性，他們發現了該天體存在的證據。他們提到，假如堤喀的確存在，那麼應能在美國國家航空暨太空總署的廣域紅外線巡天探測衛星（WISE）望遠鏡觀測到的數據中找到它。[3]然而，一些天文學家對此表示懷疑[4][5]，得花兩到三年時間去分析數據，以確認WISE是否的確觀測到了這顆行星的存在。[6] 2014年發行的《天文物理期刊》指出，WISE排除了在10,000天文單位有土星大小的物體，及至26,000天文單位（0.4光年）內木星大小或更大的物體的可能性。[7]

歷史

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1999年，基於長周期彗星的起源點在觀察上存在偏差的現象，馬泰塞首次提出該行星存在的假設。[8]和通常認為的從隨機點划過天空的看法不同，馬泰塞得出了這些點聚集的範圍偏向於黃道的結論。這種聚集現象的一種解釋是，一顆至少與木星一樣大的未知天體擾亂了彗星運行的軌道，這顆天體有可能是褐矮星。這顆假設行星（或太陽的伴星）應該位於奧爾特雲的外圍。[9][10]他認為這樣的天體也許還能夠解釋外海王星天體賽德娜的奇特軌道。[11]然而當時他的樣本量太小而無法得出結論。[5]

軌道

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惠特邁爾和馬泰塞推測這顆假設行星的軌道大約在海王星軌道位置的500倍之處，亦即離太陽有約15,000天文單位遠，將近四分之一光年。據估計，奧爾特雲的邊界應在50,000天文單位外，因此該天體依然位於奧爾特雲內，其軌道周期約為180萬年。[12]較早的紅外天文衛星（IRAS）的一次失敗搜尋顯示5倍木星質量天體的距離必須大於10,000天文單位。[3]這樣一顆行星旋轉的平面與我們的不同，[13]並且有可能形成遠距雙星的軌道。[3]這顆遠距雙星有可能是在星團解體時被捕獲的。[3]

質量

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低質量恆星、褐矮星和木星的大小比較圖。

支持者推測這顆假設行星的質量可以達到木星的四倍，其相對最高溫度可達200開爾文[3]（-73°C），熱量主要來自行星形成過程中的餘熱和開爾文-亥姆霍茲熱。[14]由於質量不足，這顆行星無法在其內部產生核聚變反應（這一過程要求其質量達到約13倍木星質量以上）。一顆質量比木星略高（低於1.6倍木星質量）的冷卻富氫氣態巨行星，其體積會大過木星。[15]而對於質量更高的，簡併壓力會導致行星收縮，[15]增加的質量會被行星核心升高的簡併壓力抵消。[a]

名稱

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堤喀（Τύχη，希臘語含義為「機緣」、「幸運」）是古希臘主管幸運與繁榮的守護女神。選擇該名稱，是為了避免和另一較早的相似假設發生混淆：該假設認為，太陽的昏暗伴星涅墨西斯的重力，致使大量的彗星湧入內太陽系中，進而導致了地球生物的大滅絕。在神話中，堤喀是涅墨西斯的「好姐妹」。[3]但這名稱早已用在小行星258上。

參見

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備註

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  1. ^ 例如，HD 17156 b具有3倍木星質量，而其半徑是木星的96%；HD 80606 b有4倍木星質量，而其半徑則只有木星的92%。甚至褐矮星COROT-3b（22倍木星質量）的估計體積也與木星相差無幾。在冷卻了一百億年後，大型氣態巨行星的半徑將非常近似於木星，但質量越高，半徑卻會略微縮小。[16]

參考文獻

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  1. ^ Rodgers, Paul. Up telescope! Search begins for giant new planet. The Independent. 2011-02-13 [2011-02-26]. （原始內容存檔於2011-12-10）. 
  2. ^ Wolchover, Natalie. Article: Astronomers Doubt Giant Planet 'Tyche' Exists in Our Solar System. Space.com. 2011-02-15 [2011-02-26]. （原始內容存檔於2012-07-22）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Matese, John J.; Whitmire, Daniel P. Persistent evidence of a jovian mass solar companion in the Oort cloud (PDF). Icarus. 2011, 211 (2): 926–938 [2011-02-26]. doi:10.1016/j.icarus.2010.11.009.
    arXiv:1004.4584
    . （原始內容存檔 (PDF)於2021-01-27）.     
  4. ^ Natalie Wolchover. Astronomers Doubt Giant Planet 'Tyche' Exists in Our Solar System. space.com. 2011 [2011-02-19]. （原始內容存檔於2012-07-22）. 
  5. ^ 5.0 5.1 Plait, Phil. No, there’s no proof of a giant planet in the outer Solar System. Discovery Magazine. 2011-02-14 [2011-02-26]. （原始內容存檔於2016-04-16）. 
  6. ^ Whitney Clavin. Can WISE Find the Hypothetical 'Tyche'?. NASA/JPL. 2011-02-18 [2011-02-19]. （原始內容存檔於2012-03-04）. 
  7. ^ Luhman, K. L. A Search for a Distant Companion to the Sun with the Wide-field Infrared Survey Explorer. The Astrophysical Journal. 2014, 781 (1). Bibcode:2014ApJ...781....4L. doi:10.1088/0004-637X/781/1/4.  }}
  8. ^ Matese, John J.; Lissauer, Jack J. Continuing Evidence of an Impulsive Component of Oort Cloud Cometary Flux (PDF). University of Louisiana at Lafayette, and NASA Ames Research Center. 2002-05-06 [2011-02-26]. （原始內容存檔 (PDF)於2012-07-22）. 
  9. ^ Murray, John B. Arguments for the Presence of a Distant Large Undiscovered Solar System Planet. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1999, 309 (1): 31–34 [2011-02-26]. doi:10.1046/j.1365-8711.1999.02806.x. （原始內容存檔於2019-10-14）. 簡明摘要 – Houston Chronicle (1999-10-11). 
  10. ^ Matese, John J.; Whitman, Patrick G.; Whitmire, Daniel P . Cometary Evidence of a Massive Body in the Outer Oort Clouds. Icarus. 1999, 141: 354 [2011-02-26]. doi:10.1006/icar.1999.6177. （原始內容存檔於2019-09-13）. 
  11. ^ Matese, John J.; Whitmire, Daniel P.; Lissauer, Jack J. A Widebinary Solar Companion as a Possible Origin of Sedna-like Objects. Earth, Moon, and Planets. 2006, 97 (3-4): 459–470 [2010-08-17]. doi:10.1007/s11038-006-9078-6. （原始內容存檔於2019-09-16）. 
  12. ^ Orbital period of a planet at a distance of 15000 AU with a circular orbit. [2011-02-26]. （原始內容存檔於2018-10-03）. 
  13. ^ Have UL Physicists Identified a New Planet?. University of Louisiana. 2011-02-14 [2011-02-16]. （原始內容存檔於2015-08-01）. 
  14. ^ Search on for Tyche, believed to be largest planet in the Solar System. Daily Mail (Daily Mail). February 14, 2011 [February 14, 2011]. （原始內容存檔於2011-02-15）. 
  15. ^ 15.0 15.1 Seager, S.; Kuchner, M.; Hier-Majumder, C. A.; Militzer, B. Mass-Radius Relationships for Solid Exoplanets. The Astrophysical Journal. 2007, 669 (2): 1279–1297. doi:10.1086/521346.
    arXiv:0707.2895
    .      文獻使用的是500倍地球質量（1.6倍木星質量）。而木星的質量是地球的318倍 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。
  16. ^ Spiegel, David S.; Burrows, Adam; Milson, John A. The Deuterium-Burning Mass Limit for Brown Dwarfs and Giant Planets. The Astrophysical Journal. 2011, 727 (1) [2011-02-22]. doi:10.1088/0004-637X/727/1/57.
    arXiv:1008.5150
    . （原始內容存檔於2013-11-16）.     


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