跨越一个半世纪的“双星”相现丨科学史小画

编者按：中科院之声不定期手绘一张“科学史小画”，为大家介绍一段科学史和其背后的故事。

1781年3月13日，英国天文学家威廉·赫歇尔观察到天王星；在大约150年后的1930年3月13日，美国天文学家克莱德·威廉·汤博公布发现冥王星。同月同日，熠熠生辉，两颗星的发现经历了怎样的历程？

在很久之前，天王星和水星、金星、火星、木星、土星相比，它的亮度仅为肉眼可见，且其绕行速度缓慢，加上那时望远镜观测力不足，一度被认定是一颗恒星。天王星在被发现是行星之前，其实已被观测了很多次，最早的记录可以追溯至1690年英国天文学家约翰·佛兰斯蒂德，他在星表中将其编为金牛座34，并且至少观测了6次；还有法国天文学家拉莫尼亚也曾至少观测了12次……直到1781年3月13日，英国天文学家威廉·赫歇尔在自宅庭院中观察到这颗行星。

在1781年4月26日最早的报告中，他谨慎地称之为“彗星”。赫歇尔用他自己设计的望远镜，对当时这颗“恒星”做了系列观察。他在学报上记录着：“在与金牛座ζ成90 的位置……有一个星云样的恒星或者是一颗彗星。”赫歇尔将他的发现告知了皇家天文学家马斯基林，收到信件的马斯基林激动地回复说：“我不知该如何称呼它，它在接近圆形的轨道上移动很像一颗行星。”在赫歇尔谨慎地描述他观测的“彗星”时，其他天文学家相继开始验证。瑞典天文学家莱克塞尔估计了它至太阳的距离后，认为没有彗星在这个距离之外被观测到；德国天文学家约翰·波得断定这个以圆轨道运行的天体比彗星更像一颗行星。1783年，法国科学家拉普拉斯证实赫歇尔发现的是一颗行星。为此，赫歇尔被英国皇家学会授予科普利奖章。

天王星（Uranus）的名称直到1850年，才被英国航海星历局换用，之后广为人知。1859年，清代天文学家李善兰在翻译赫歇尔所著的《天文学纲要》的译著《谈天》中，分别将Uranus与Neptune意译为天王星、海王星，此后广泛在中国等亚洲国家使用。

斗转星移，在一个半世纪后的1930年3月13日，又有一颗“星”被世人发现。

19世纪40年代，法国天文学家奥本·勒维耶在分析天王星轨道的扰动后，发现了海王星的位置。而在后期天文学家对海王星的观测中，他们推测天王星的轨道正受到海王星以外的另一个行星的干扰。1906年，美国天文学家帕西瓦尔·罗威尔在罗威尔天文台开始搜索行星X，但没有任何结果。直至1929年，时任天文台主管的维斯托·斯里弗在看到克莱德·汤博的天文绘图样品后，将搜索行星X的任务交予汤博。1930年2月18日汤博在经历近一年的搜索后，在当年1月23日与1月29日拍摄的照片中发现了一个可能移动的天体。在天文台进一步验证照片后，发现冥王星的消息于1930年3月13日由电报发往哈佛大学天文台。之后，罗威尔天文台从全世界收到了超过一千条命名建议，其中英国牛津的10岁女学生威妮夏·伯尼因对古罗马神话的兴趣建议以冥界之神普鲁托（Pluto）命名此行星，所有罗威尔天文台成员最终以全票通过普鲁托这一名称，该命名于1930年5月1日公布。

1978年，冥王星的卫星冥卫一的发现，使冥王星的质量首次得以测量，结果质量太小无法解释天王星轨道的问题。1992年起，天文学家陆续发现了许多与冥王星相同体积的天体，这表明冥王星仅是柯伊伯带天体中的一员，这使它的行星地位成为争议。2006年8月，国际天文学联合会为“行星”一词创建了正式定义，后进一步决定冥王星由第九大行星降级为矮行星。2006年9月，国际天文学联合会将冥王星、阋神星及阋卫一编入小行星星表，并为其正式编号为（134340）Pluto。