清華天文所跨校研究團隊使用AKARI和IRAS 尋找第九行星
圖1 第九行星被 AKARI 太空望遠鏡觀測的想像圖。
外太陽系可能存在一顆尚未被發現的行星，其名為「第九行星」（Planet Nine）(圖1)。電腦模擬顯示，第九行星的重力擾動能夠解釋柯伊伯帶內小天體軌道的異常聚集現象。然而，目前仍未有任何直接的觀測證據能證實第九行星的存在，因為模擬預測的軌道遠在海王星之外。那裡幾乎無法反射太陽光，以至於它在可見光波段非常黯淡。
本研究的目標，是利用兩組遠紅外線巡天資料（IRAS 與 AKARI）來尋找第九行星的候選天體。由於第九行星是一個緩慢移動的天體，因此我們利用這兩組時間相差23年的遠紅外線巡天資料來尋找每年只移動大約3角分的第九行星。我們期待能發現一個點源（point source）從IRAS照片中的位置移動到AKARI照片中的其他位置，說明那是一個移動的天體。
我們在AKARI遠紅外線資料中特別的一份點源列表──AKARI-FIS月未確認點源列表（AKARI-MUSL）中搜尋第九行星。這份清單中包含了僅在數小時內重複出現，但在數月後就消失的點源。基於這個特性，AKARI-MUSL紀錄了非常多移動中的天體。
我們的搜尋策略是找出在 IRAS 與 AKARI 目錄中之間緩慢移動的天體。首先，根據從電腦模擬推算出的的質量、距離與有效溫度，我們估算出第九行星的預期亮度與運動速率，確認其是否能被 IRAS 與 AKARI 偵測到。接著，我們根據位置與亮度條件進行篩選，以縮小目標源的數量範圍。
最後，我們配對來自IRAS與AKARI 移動中的點源，並限制它們之間的角距離在 42 到 69.6 角分之間。這對應到第九行星距離我們500到700天文單位，以及質量範圍為7到17個地球質量。經過這樣的篩選後，我們總共得到 13 組候選天體對。
經過影像檢視後，我們發現其中一組極具潛力的候選天體對(圖2)。IRAS點源在23年後於AKARI影像中並未出現於相同位置，反之亦然。這暗示著該天體可能確實存在並具有移動，但IRAS與AKARI的兩筆觀測資料仍不足以推算其完整的軌道。因此，我們下一步需要進行後續的追蹤觀測，以確認這個第九行星候選天體是否符合克卜勒運動，進一步證實其為第九行星的可能性。
圖2 本研究中發現的第九行星候選天體。從1983年由IRAS太空望遠鏡偵測到
的位置（左），到2006年由AKARI太空望遠鏡偵測到的位置（右），在23年間
發生了移動。
作者： Terry Long Phan, Tomotsugu Goto, Issei Yamamura, Takao
Nakagawa, Amos Y.-A. Chen, Cossas K.-W. Wu , Tetsuya Hashimoto, Simon
C.-C. Ho, Seong Jin Kim
期刊名稱： Publications of the Astronomical Society of Australia (PASA).
https://arxiv.org/abs/2504.17288
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(由左至右)：清華大學天文所藩玉龍博士生、清華大學天文所後藤友嗣教授、清華大學物理系陳俞安碩士生、中興大學物理系橋本哲也副教授