康斯坦丁·巴特金：追尋無人見過的「第九行星」的天文學家

康斯坦丁·巴特金

Photo: Christopher Michel / CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

出生	1986年3月23日 Moscow, Soviet Union
職業	天文學家、行星科學家
獲獎	帕卡德科學與工程獎學金

時不時就有人問康斯坦丁·巴特金（Konstantin Batygin），第九行星到底是不是真的；他的回答，是多數科學家避而不談的那一種：他相信它就在那裡。近十年來，他一直計算這顆藏身海王星之外的世界應該位於何處，以及為什麼至今仍無人捕捉到它。他很清楚，只要有一次夠深入的巡天觀測，就可能讓這番研究看來像是先見之明，也可能顯得荒唐。很少有研究人員願意把自己的名聲押在一項可能如此公開地落空的預測上。巴特金是加州理工學院的行星科學教授，也是搖滾樂團的主唱，似乎並不介意置身聚光燈下。

這場賭注的背後，走過了三個國家。巴特金出生於莫斯科，父親尤里·巴特金（Yuri Batygin）是粒子加速器物理學家，工作讓一家人搬到東京近郊的和光市，在那裡加入理化學研究所（RIKEN）的粒子加速器設施。巴特金在當地讀完日本公立小學，也學習剛柔流空手道。

1999年，全家移居加州摩根希爾；1986年3月23日出生的巴特金當時13歲。他選擇加州大學聖塔克魯茲分校，一部分是因為那裡靠近海灘，另一部分則是因為他可以繼續和自己的樂團 The Seventh Season 一起演出。大二時，他結識天文學家格雷戈里·勞克林（Gregory Laughlin），兩人開始合作研究太陽系的長期動力演化。他以太陽系穩定性為題撰寫的大學畢業論文，讓他在2008年以天體物理學學位畢業時獲頒 Loren Steck Award。接著，他於2012年在加州理工學院取得行星科學博士學位，之後先後在尼斯的蔚藍海岸天文台，以及哈佛大學理論與計算研究所擔任博士後研究員。加州理工學院於2014年聘他為助理教授，並在2019年升任正教授。

第九行星讓他成為公眾人物之前，他早已以跨領域借用物理學概念、解決其他領域難題而建立聲譽。2010年，他與大衛·史蒂文森（David Stevenson）指出，熱木星可能透過歐姆耗散而膨脹：電離風驅動的電流穿過行星磁場時所釋出的熱量，正是造成膨脹的原因。2015年，他和勞克林提出，早期太陽系曾有一群近距離行星；當木星在太陽星雲中遷移時，這些行星便遭到摧毀。

接著，2016年1月，他與加州理工學院天文學家麥克·布朗（Mike Brown）在《The Astronomical Journal》發表論文。布朗在太陽系外圍的發現，曾助推冥王星被逐出行星行列。兩人在論文中指出，海王星之外有少數遙遠天體的軌道朝向相同方向聚集，並以一顆質量是地球數倍、軌道漫長而扁長的隱形行星作為解釋。此後兩人不斷修正這項假說；到了2021年，他們最看好的估計已收斂至一顆質量約為地球六倍的行星。他們也曾利用茲威基瞬變天文台（Zwicky Transient Facility）的資料檔案搜尋天空，後來又使用 Pan-STARRS 的資料，始終一無所獲，但逐步縮小了這顆行星仍可能藏身的天區範圍。

這項假說最薄弱之處始終在於證據基礎，批評者也一直針對這點提出質疑。軌道聚集的說法仰賴少數極端海王星外天體；而只能在一年中特定時段觀測特定天區的巡天計畫，可能製造出根本不存在的模式。外太陽系起源巡天（Outer Solar System Origins Survey）在經過仔細校準的樣本中，並未發現這種聚集現象；2021年，由密西根大學的凱文·納皮爾（Kevin Napier）領導的團隊也得出結論，認為其資料無法排除軌道均勻分布的可能。布朗和巴特金則回應，校正觀測偏差後，軌道聚集仍有99.6%的信心水準；批評者所依據的巡天資料本身也有觀測盲區。這場爭論背後確實有一項合理疑慮：如果新天體陸續出現時，假說中的行星質量和軌道也一再修正，這個假說可能看起來怎樣都不會被推翻。巴特金的回應，是發表可能讓自己難堪的預測，例如他在2024年與亞歷山德羅·莫比德利（Alessandro Morbidelli）、布朗和大衛·內斯沃尼（David Nesvorný）合著的論文，預測這顆行星應會持續把低軌道傾角、穿越海王星軌道的天體推入巨行星所在區域。

第九行星是最受矚目的焦點，卻不是他大部分科學研究的主題。2018年，他展示了如何以薛丁格方程式建模天體物理圓盤的演化，並提出木星和土星的自轉速度遠低於解體臨界值，是因為它們與周圍圓盤的磁耦合作用。2020年，他和莫比德利描述了伽利略衛星如何由受困於年輕木星周圍、大小以毫米計的冰粒形成。2023年，兩人再度合作提出，銀河系中最常見的行星——超級地球——是在狹窄的岩質微行星環內成長；太陽系之所以沒有超級地球，是因為自身的行星環相對較輕。2025年，他與弗雷德·亞當斯（Fred Adams）在《Nature Astronomy》撰文，利用木星兩顆小型內側衛星 Amalthea 和 Thebe 的軌道，重建出木星在第一批固體物質形成約380萬年後的狀態：半徑約為現今的兩倍，磁場強度則約為現今的50倍。

他最近的研究則把目光投向遙遠的未來。2026年，巴特金、吉姆·富勒（Jim Fuller）和亞當斯在《The Astrophysical Journal Letters》提出，垂死的太陽若以間歇且不對稱的方式失去質量，外側行星最可能在太陽成為白矮星後約十億年內失去穩定；這代表行星系統的預期壽命，遠比先前估計的短。同年，他和莫比德利以 Kepler-36 周圍等緊密的軌道共振為證據，說明行星會長距離遷移；而在2026至2027學年，他也在加州理工學院教授行星系統形成和行星物理學課程。

離開實驗室後，他仍是 The Seventh Season 的主唱兼吉他手，也曾在多部紀錄片中以本人身分亮相，包括 NOVA、2019年迷你影集 The Planets，以及《How the Universe Works》的數集內容。Forbes 在2015年將他列入科學類「30 Under 30」名單，Popular Science 在2016年選他為 Brilliant 10 之一，2017年他則獲頒 Packard 科學與工程研究獎助金。

他等待已久的考驗，如今已經開始。薇拉·魯賓天文台（Vera C. Rubin Observatory）於2026年展開為期十年的時空遺產巡天（Legacy Survey of Space and Time）；這項計畫將反覆深入觀測南方天空，取得的資料正好能捕捉到一顆微弱、移動緩慢、距離地球數百倍遠的行星，或者證明支撐這項假說的軌道聚集從未存在。無論結果如何，都將為這場定義巴特金公眾生涯的爭論畫下句點；接下來幾年的魯賓天文台觀測資料，將決定他迎來的是哪一種結局。

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