第九大行星（別名：第九行星、行星九、X行星，英文名：Planet Nine），是一顆推測中位于太陽系遙遠區(qū)域的假想行星，其與太陽的距離比第八顆行星海王星更遠。
2016年，加州理工學院天文學家康斯坦丁·巴特金和麥克·布朗通過柯伊伯帶天體集群軌道異常，建立數(shù)學模型推測第九大行星質(zhì)量約為地球10倍，軌道半徑超過海王星20倍。同年，一個法國研究小組表示，他們進一步縮小了第九大行星的范圍。2021年，在發(fā)表于《天體物理學雜志》增刊的一篇論文中，研究人員對長達6年的望遠鏡數(shù)據(jù)進行了研究，試圖在南部天空中識別第九大行星的可能蹤跡。截至2025年6月，第九大行星仍未被發(fā)現(xiàn)。一些天文學家一直堅信第9顆大行星的存在，因為這顆被稱為"X行星"的天體可用來解釋天王星和海王星繞日公轉軌道不規(guī)則的現(xiàn)象。雖然這種假設確實能夠為一些難以理解的天體運行現(xiàn)象提供解釋，但科學界對其是否存在仍存在爭議。
科學家們假設第九大行星是一顆小冰巨星，有氫和氦的外殼，表面溫度為零下375℉（-226℃），半徑約為地球的3.66倍。根據(jù)科學家的模擬計算，第九大行星的質(zhì)量為地球的5~10倍；沿轉軸傾角為15°~25°的中等傾斜軌道運行，軌道半長軸在400~800天文單位之間，偏心率介于0.2~0.5之間，繞太陽一周大約需要10000到20000個地球年。
歷史沿革
探索背景
太陽系已知的八個大行星，按照離太陽的距離從近到遠，它們依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。1930年，冥王星被發(fā)現(xiàn)，并一度被視為太陽系第九大行星。
不過，新的天文發(fā)現(xiàn)不斷使“九大行星”的傳統(tǒng)觀念受到質(zhì)疑。天文學家先后發(fā)現(xiàn)冥王星與太陽系其他行星的一些不同之處。冥王星所處的軌道在海王星之外，屬于太陽系外圍的柯伊伯帶，該區(qū)域一直是太陽系小行星和彗星誕生的地方。20世紀90年代以來，天文學家發(fā)現(xiàn)杰拉德·柯伊伯帶有更多圍繞太陽運行的大天體。比如，美國天文學家布朗發(fā)現(xiàn)的“2003UB313”，就是一個直徑和質(zhì)量都超過冥王星的天體。布朗等人的發(fā)現(xiàn)使傳統(tǒng)行星定義遭遇巨大挑戰(zhàn)。2006年，國際天文學聯(lián)合會（IAU）重新定義了行星的標準，意在彌合傳統(tǒng)的行星概念與新發(fā)現(xiàn)的差距。冥王星由于其軌道與海王星的軌道相交，不符合新的行星定義，因此被自動降級為“矮行星”，從而太陽系行星的數(shù)量也因此由九顆減為八顆。
探索歷程
2012年，巴西天文學家羅德尼·戈梅斯提出，太陽系中仍然可能存在第九行星。戈梅斯的理由是，他發(fā)現(xiàn)在海王星外層的柯伊伯帶中，有數(shù)個小型冰狀天體的運行軌道出現(xiàn)攝動，即某個天體因受其他天體吸引等原因而產(chǎn)生軌道上的偏差。戈梅斯通過計算進一步指出，這些小型天體軌道的變化可能是由于海王星以外還存在著一個行星級別的天體，它或許就是太陽系中的第九行星。2014年，天文學家斯科特·謝潑德和查德威克·特魯希略注意到，海王星軌道以外的幾個小天體的運行軌道異常。這些小天體包括矮行星賽德納（SEDNA）以及其他幾顆海王星外天體（TNO）。
2016年1月20日，加利福尼亞州理工大學的麥克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金在《天文學雜志》上刊登了一篇論文，他們根據(jù)6顆軌道偏轉方向一致的極端海外天體（即柯伊伯帶天體，太陽系內(nèi)位于海王星軌道外，距離太陽約30到50個天文單位的小天體）數(shù)據(jù)，用計算機數(shù)值模擬的方法得出結論：太陽系很可能存在第九大行星，其質(zhì)量約為地球的10倍，與太陽的平均距離大約是海王星的20倍，軌道是非常扁的橢圓，而且近日點（行星軌道上與太陽距離最近的位置）與其他行星相對，完成一整圈繞日公轉約需要1萬年到2萬年的時間。麥克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金將這顆假想天體昵稱為“行星九”。但由于曾經(jīng)基于不同的證據(jù)，人們曾多次研究過海王星以外存在一顆未被發(fā)現(xiàn)的大型行星，有時它也被稱為“X行星”。隨后，一系列關于TNO以及“行星九”如何影響其軌道的研究出爐。反對者還提出軌道異常可能源于觀測選擇偏差或未修正的廣義相對論效應。2月，美國天文學家宣稱他們可能有所發(fā)現(xiàn)，但也承認并不清楚“理論上存在”的隱藏第九大行星究竟在它周期為1萬—2萬年軌道上的哪個位置。同年，一個法國4人研究小組表示，他們進一步縮小了太陽系的第九大行星的范圍。
2021年12月23日，發(fā)表于《天體物理學雜志》增刊的一篇論文中，研究人員對長達6年的望遠鏡數(shù)據(jù)進行了研究，試圖在南部天空中識別第九大行星的可能蹤跡。最終挑選的3000多個可能候選光源，結果都無法被證實為行星。截至2025年6月，第九大行星仍未被發(fā)現(xiàn)，科學界對其是否存在仍存在爭議。盡管天文學家已通過全天空大規(guī)模中國空間站工程巡天望遠鏡和目標搜索等方法對其展開搜尋，但由于該行星與太陽距離極遠，探測難度極大。
證據(jù)
研究柯伊伯帶的天文學家注意到，該區(qū)域的一些矮行星和其他小型冰冷天體往往沿著相互聚集的軌道運行。通過分析這些軌道，加州理工學院的研究團隊推測，可能有一顆巨大的未被發(fā)現(xiàn)的行星隱藏在遠超出冥王星的區(qū)域。他們提出，與這顆潛在氣態(tài)巨行星的引力相互作用或許可以解釋這些柯伊伯帶天體的異常軌道。
2018年，密歇根大學科學家報告說，他們發(fā)現(xiàn)一顆遙遠小行星2015?BP519的軌道角度非常奇特，認為該天體被一顆尚未現(xiàn)身的行星牽引到“異常軌道”。該發(fā)現(xiàn)為第九大行星確實存在增加了新證據(jù)。該團隊使用計算機模擬太陽系來厘清這種奇特的傾斜軌跡如何出現(xiàn)。結果表明，如果太陽系只有八顆行星，2015?BP519的奇特軌道不可能出現(xiàn)；而當加入第九大行星后，該小行星的軌道與截至2018年發(fā)現(xiàn)的情況幾乎一樣。他們認為，可能是受到了未知大行星的影響。
形成機制
第九大行星存在三種可能的形成機制。哈佛大學史密松天體物理中心的李和弗萊德·亞當斯考慮了三種可能的形成機制，其中概率最高的圖景是這顆行星在太陽系內(nèi)形成，由于太陽系早期處于星團內(nèi)部，很容易受到星團內(nèi)其他恒星引力的影響，于是這顆行星逐漸被拉到太陽系邊緣，但這種圖景發(fā)生的幾率最高只有10％。其他兩種圖景分別為：第九大行星本是一顆太陽系外行星，當太陽與行星的母恒星距離接近時，它被太陽俘獲到太陽系內(nèi)；第九大行星本是一顆自由的行星，浪跡在星際空間，被太陽俘獲。這兩種圖景發(fā)生的概率更低，都小于2%。
猶他州大學的本杰明·布魯姆利和哈佛史密松的斯考特·肯揚的計算結果表示，李和弗萊德·亞當斯的第一種圖景還是有可能實現(xiàn)的。他們認為第九大行星很可能是在距離太陽較近的區(qū)域形成，但由于受到木星和土星的引力作用，慢慢被甩到太陽系邊緣，而且如果未來能夠觀測證實行星存在，通過分析行星的成分可以反推其形成歷史，但這一切都有賴于觀測。
認為第九大行星很可能是太陽系捕獲的太陽系外行星的天文學家也大有人在。隆德大學的亞歷山德拉·穆斯迪爾提出第九大行星是太陽在大約45億年前從近鄰恒星俘獲的一顆系外行星，當然他的理論需要很多“有利因素”同時存在，例如行星軌道必須很扁，星團中恒星間的距離必須較近等等。在亞歷山德拉·穆斯迪爾看來，如果能夠證實第九大行星存在而且是被太陽捕獲的系外行星，那么它將是第一顆能夠派遣探測器對其進行近距離觀察的系外行星，因為其他系外行星的距離都是以光年度量的。
特征
科學家們假設第九大行星是一顆小冰巨星，有氫和氦的外殼，表面溫度為零下375℉（-226℃），半徑約為地球的3.66倍。根據(jù)科學家的模擬計算，第九大行星的質(zhì)量為地球的5~10倍或10-17倍，具體數(shù)值因模型差異而不同；沿轉軸傾角為15°~25°的中等傾斜軌道運行，軌道半長軸在400~800天文單位之間，偏心率介于0.2~0.5之間，繞太陽一周大約需要10000到20000個地球年。
爭議
關于第九大行星存在的說法頗具爭議。南京大學星周禮勇團隊指出：現(xiàn)行太陽系形成模型中，柯伊伯帶物質(zhì)密度不足以凝聚成氣態(tài)巨行星。查爾姆斯理工大學學者認為ALMA望遠鏡觀測結果可能受銀河系背景輻射干擾。2016年，美國航空航天局首席科學家艾倫·斯托芬（Ellen Stofan）在接受英國廣播公司采訪時卻對這所謂的“第九大行星”表示懷疑，因為開普勒太空望遠鏡在太陽系外的恒星系統(tǒng)中找到了幾千顆類似超級地球的行星，但沒有一顆太陽系外行星的大小介于地球和海王星之間。美國西南研究院的行星科學家Hal Levison認為：“在我的職業(yè)生涯看到過很多類似研究和說法，但事實證明都是錯誤的。”2023年，天文學家丹尼爾·戈麥斯及其合作者利用環(huán)繞火星、木星和土星運行的探測器所獲取的行星位置數(shù)據(jù)，試圖探測第九大行星的引力效應。他們發(fā)現(xiàn)，一顆質(zhì)量為地球5倍的行星若處于400天文單位的距離，無論其在天空中的位置如何，均應能被探測到（但如果距離翻倍至800天文單位，則僅在天空中近5%的區(qū)域可能被探測到）。
相關事件
2025年5月，一項發(fā)表于預印本平臺arXiv的研究顯示，科學家在太陽系外圍發(fā)現(xiàn)一顆潛在矮行星2017 OF201，其軌道位于海王星以外。該發(fā)現(xiàn)與關于“第九大行星”的假說存在關聯(lián)。密歇根大學的Kevin Napier表示，“在‘第九大行星’存在的情況下，2017 OF201在幾億年內(nèi)就會被拋出太陽系，如果‘第九大行星’不存在，它就會留下來。”
參考資料 >
太陽系邊緣或存“第九行星”:巨型冰態(tài)，美天文學家提新證據(jù).澎湃新聞.2024-03-12
太陽系邊緣或存在第九大行星 公轉一周需上萬年.環(huán)球國際.2025-06-10
新證據(jù)!“行星九”或真的存在.中國科學院.2025-06-10
第九顆大行星呼之欲出 繞太陽一圈要一兩萬年.國家航天局.2025-06-10
冥王星“出局”后 我們還能找到太陽系第九大行星嗎?.科普湖南在線網(wǎng).2025-06-10
Is Planet X Real?.NASA.2025-06-09
Planet Nine: Ice Giant Roughly Four Times Bigger than Earth?.sci.2025-06-10
The planet nine hypothesis.sciencedirect.2025-06-10
一分鐘科普 | 太陽系八大行星你知道有哪些嗎?.科普中國網(wǎng).2025-06-09
“冥王星”的前世今生.北京空間科技信息研究所.2025-06-09
第26屆IAU大會5號決議：行星的定義(圖).新浪科技.2025-06-09
冥王星為何被“降級”.國家航天局.2025-06-09
美聯(lián)社：冥王星被降級為“矮行星”.新浪科技.2025-06-09
太陽系真有第九大行星?.國家自然科學基金委員會.2025-06-09
太陽系發(fā)現(xiàn)未知第九大行星?且慢下定論.新浪科技.2025-06-10
太陽系邊緣發(fā)現(xiàn)一顆矮行星.光明科技.2025-06-10