九號行星之謎:可能根本不是行星而是原初黑洞
2020年06月03日09:22
假如九號行星真的存在,這將是一次重大的歷史性發現,將徹底改變我們對圍繞太陽旋轉的行星系統的理解。它會不會根本就不是一顆行星呢?會不會是一個原初黑洞?
假如九號行星真的存在,這將是一次重大的歷史性發現,將徹底改變我們對圍繞太陽旋轉的行星系統的理解。它會不會根本就不是一顆行星呢?會不會是一個原初黑洞?

  6月3日消息,據國外媒體報導,在太陽系最遙遠、最寒冷的邊緣地帶,隱藏著一顆巨大的天體,對海王星之外的小型天體們施加著引力。該天體是一個假想中的外星世界,被稱作“九號行星”。它沿著一條極長的軌道圍繞太陽旋轉,在黑暗中引發了各式各樣的引力亂象。但隨著對九號行星的搜索一天天過去、科學家依然沒能一瞥它的真容,有些研究人員不禁對該天體的身份產生了懷疑。它會不會根本就不是一顆行星呢?會不會是一個原初黑洞?

  九號行星之謎

  太陽系幅員遼闊。儘管我們的太空技術正在突飛猛進,外太陽系中有許多小型星球依然尚未被我們尋獲。而科學家認為,九號行星要比這些天體大得多,質量約等於地球的五到十倍,到太陽的距離介於400至800天文單位之間。一天文單位等於地球到太陽的平均距離,因此九號行星到太陽的距離相當於冥王星與太陽距離的10至20倍。假如九號行星真的存在,它需要耗時1萬至2萬年才能完成一次公轉。

  在距離如此遙遠的地方、有一顆如此巨大的星球在圍繞太陽旋轉,這種可能性無疑十分吸引人。對其它恒星系統的研究顯示,質量介於地球和海王星之間的地外行星較為普遍。為何太陽系中沒有質量處於這一範圍的行星仍是個未解之謎,但假如九號行星真的存在,這將是一次重大的歷史性發現,將徹底改變我們對圍繞太陽旋轉的行星系統的理解。

  那麼,為何科學家相信太陽系中存在這麼一顆極端的九號行星呢?2016年,加州理工學院的康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)和邁克·布朗(Mike Brown)宣佈發現了一群非常遙遠的海王星外天體(簡稱TNOs),它們以很奇怪的方式聚集在一起,並且軌道非常相似。它們的軌道都呈現為古怪的傾斜狀,就好像全都與某個更大的行星天體之間存在引力相互作用一樣。但該區域並不存在已知的大型行星。因此巴蒂金和布朗猜測,那裡也許有一顆尚未被發現的行星。於是對九號行星的搜索就此開始。

  說實話,軌道如此極端的行星是很難被我們發現的。但天文學家借助紅外探測法,希望能看到一顆遙遠的天體緩緩爬過夜空。假如九號行星真的存在,它應該會發出紅外輻射,這是自行星形成以來便不斷向外泄露的能量。但截至目前為止,除了在外太陽系中造成引力效應外,科學家幾乎沒有發現任何說明它存在的直接證據。

  黑洞假說

圖為藝術家繪製的九號行星概念圖。
圖為藝術家繪製的九號行星概念圖。

  2019年9月24日,英國杜倫大學天文學家雅各布·舒爾茨(Jakub Scholtz)和芝加哥伊利諾伊大學的詹姆斯·恩溫(Jakub Scholtz)發表了一項新研究,描述了他們針對太陽系最外層奇特引力現象提出的另一種假說。他們認為,這些奇特現象也許根本不是由一顆行星導致的,而有可能是一個原初黑洞。該理論發表後引發了一定爭議。

  這類黑洞體積太小,因此不會對太陽系的其它區域造成威脅。但在太陽系的遙遠地帶,它造成的影響相當巨大。關於九號行星的存在,我們掌握的唯一證據便是它對海王星外天體的引力效應,而黑洞畢竟是宇宙中引力最強的天體。

  科學家猜測,原初黑洞是最古老的一類黑洞,在大爆炸發生後便立即形成。早期宇宙中的密度波動可以迅速形成質量各異的黑洞。這些古老的天體會在宇宙中四處運動,隨著時間的流逝,它們會通過霍金輻射緩緩地蒸發掉,其中體積較小的黑洞將會率先消失。

  雖然有許多宇宙演化理論認為原初黑洞應該存在,但我們尚未直接觀察到過它們,儘管有一些頗具說服力的間接證據。例如,對微透鏡事件(指一顆巨型天體從恒星前穿過時,通過扭曲時空、形成一台“放大鏡”,背後的恒星會驟然變亮)的分析顯示,宇宙中存在許多小型黑洞,除了它們對時空造成的引力影響外,沒有其它任何可見線索。

  舒爾茨和恩溫重新分析了海王星外天體的奇特性質,並模擬了假如有一個質量在地球5至10倍之間的黑洞在極遠處圍繞太陽旋轉、會發生什麼情況。他們的模型顯示,質量處於該範圍內的黑洞也會對海王星外天體造成類似的軌道擾動。這種假設還能解釋為何用光學觀測和紅外觀測都難以找到九號行星存在的證據,因為原初黑洞根本不會產生這兩種信號。事實上,假如附近有一個黑洞的話,它可能會試圖將一團正在湮滅的暗物質拖入其中,產生各式各樣的輻射。因此研究人員提出,根據他們的研究發現,實驗範圍還需進一步擴大,需要“對移動的X射線、伽馬射線和其它高能宇宙射線來源展開細緻搜索”。

  原初黑洞和太空“漢堡”

  雖然這是一條很有趣的研究路線,但用一種假想中的黑洞類型代替一顆假想中的恒星,也許會使九號行星之謎過於複雜化。

  “黑洞能解釋我們在外太陽系中觀察到的引力效應嗎?當然可以!”邁克·布朗表示,“我們只知道那邊有一個質量約為地球六倍的天體,但並不清楚它究竟為何物。”

  布朗指出,行星當然屬於“何物”的範疇。但只要質量為地球的幾倍,它有可能是任何東西,只不過這種概率極低。布朗還補充道:“說不定那是一個質量為地球六倍的漢堡呢……”

  不過話說回來,它的確有可能是一個質量為地球六倍的黑洞。但物理學才不在乎這些質量是由什麼東西構成的呢。

  “你同樣可以提出假說,稱我們通過徑向速度法找到的每一顆地外行星其實都是一個黑洞。這有可能嗎?當然!但這在宇宙中合理嗎?不合理。”

  雖然尋找干擾海王星外天體的其它引力源是一種很科學的做法,但九號行星是一顆行星的可能性更大。天文學家只需要繼續搜索下去。越來越多的人相信,我們將在不久的將來發現它的存在。(葉子)

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