有科学家猜测,太阳系第九大行星可能是一个原初黑洞。
齐鲁晚报·齐鲁壹点
记者 任志方
直径不到5厘米
但密度极高
早在2006年,根据国际天文学联合会(IAU)发布的太阳系行星新定义,冥王星被剔除出太阳系行星行列,降级为矮行星,理由是冥王星体积太小、无力“清空”轨道周围。太阳系的九大行星也变为了八大行星。
但近年来,不断有证据表明,在太阳系的最外缘极有可能存在着真正的第九行星,通过对周围星体的引力拉动来宣告着自己的存在。
最近有天文学家提出了一个颠覆性的猜想。英国杜伦大学的雅各布·舒尔茨与美国伊利诺斯大学的杰姆斯·恩温,在近日发布的一篇文章中提出:我们至今未能发现所谓第九行星,可能因为它不是一颗行星,而是一个原初黑洞,其直径不到5厘米,但密度极高,正与地球一样绕着太阳运行。
原初黑洞,又称为太初黑洞,是一种假想的黑洞类型。这类黑洞不是由大质量恒星的引力坍缩形成的,而是来源于宇宙早期大爆炸暴涨时物质的超高密度。
虽然到目前为止,并没有任何证据能直接支持原初黑洞的存在,但此前有多个研究指向:原初黑洞可能是普遍存在的。其中一个重要的研究就是由波兰华沙大学发起的一个研究项目:光学重力透镜实验,其目标是根据引力透镜效应,来寻找宇宙中的黑暗物质。
根据广义相对论,引力透镜效应就是当背景光源发出的光在引力场(如星系、星系团及黑洞)附近经过时,光线会像通过透镜一样发生弯曲。
多数引力场都是巨大的,它可能是一整个星系甚至是星系团,但光学重力透镜实验研究过程中观测到的多个结果指出:有些引力场可能并没有星系那么大,且离太阳系的距离可能非常近,甚至就在我们所在的银河系内。这些物质密度非常高,质量可以达到地球密度的5倍左右。
这些物质到底是什么?目前的研究还未能对此作出判断,而其中一个重要的猜想就是:原初黑洞。也许正是原初黑洞,在银河系的范围内造成了引力透镜效应。
这一可能性引起了两位天文学家的注意。他们将原初黑洞与第九行星联系起来。
有人猜想第九大行星
可能是个巨大的圆盘
其实,早在冥王星被剔除出太阳系第九大行星之后,天文学家就宣称发现了当时在太阳系中最远的天体:赛德娜。它离太阳最近处有76个天文单位(地球到太阳的距离为1个天文单位。相比之下,冥王星到太阳的距离为40个天文单位),一个值得关注的现象是,赛德娜的轨道平面与其他八大行星的轨道具有很大的夹角。考虑到它距离木星与海王星都很遥远,已经几乎不受木星与海王星的引力影响,那么它的大轨道倾角是如何产生的?
随后,天文学家又发现大量类似于赛德娜的小行星都具有很大的轨道倾角(几乎与地球公转轨道面成50度)。于是天文学家猜测,在海王星外的柯伊伯带,应该有一个质量比较大的天体将赛德娜等小行星拖到了高轨道夹角的位置。
但是,这个大质量天体到底是什么?天文学界对此还没有共识,只不过大家猜想这个大质量天体就是太阳系第九大行星,暂时取名为P9。从质量上来分析,它的地位与地球是一样的,都属于行星级别。从目前的观测来说,P9距离太阳有300到1000个天文单位。据此推测,其绕太阳公转周期大约为3万年。
在地球上的光学引力透镜实验(OGLE)也在这一区域观测到了一系列引力异常现象。有至少六个微引力透镜事件都指出,在这一区域存在引力异常。引力透镜实验表明,这一区域可能存在一个自由漂浮行星或者太阳系的第九大行星,而且其质量范围也落在5到15个地球质量之间。因此,第九大行星的猜想看起来不是一个巧合,而是一个事实。
今年年初,就有科学家宣称,对包括冥王星在内的太阳系边缘天体的运行轨迹分析后发现,无法用太阳系八大行星模型加以解释,所以应该存在“第九大行星”,它的质量是地球的10倍,巨大的引力直接影响着太阳系外围的矮行星和柯伊伯带的天体运动。当年海王星、冥王星也是用类似的方法首先被数学模型推算出来,然后才被天文学家发现的。科学家们认为,这颗“还没被发现的第九大行星”可能只是因为距离太阳太远、反射的光很少,人类无法直观地观测它。
英国剑桥大学和黎巴嫩贝鲁特美国大学研究人员表示,“第九大行星”可能只是一个巨大的圆盘,由位于海王星以外的较小物体组成,与“超级地球”(注:“超级地球”指的是太阳系外缘质量超过地球但远低于天王星和海王星的行星)大小的行星具有相同的引力。
研究报告合著者安特拉尼克·瑟菲连在声明中说,圆盘模型可以解释太阳系边缘出现的复杂轨道情况,“如果从模型中移除‘第九大行星’,让大量小天体散布在广阔的区域内,这些天体之间的集体吸引力可以很容易地解释我们看到的异常轨道。”不过,研究人员仍然没有排除海王星以外存在“第九大行星”的可能性。
要证实是原初黑洞
还有很长的路要走
2015年12月,《天文与天体物理学报》收到了来自两个不同团队的天文学家的论文,论文所称的发现都令人吃惊:两个团队都声称,他们有可能各自独立地分别找到了两颗非常遥远的太阳系天体,可能比此前发现过的所有太阳系天体都更加遥远得多。
两个团队用于观测的设备,都是阿塔卡马大型毫米/亚毫波阵(ALMA)。一个团队用它来观测邻近恒星半人马座α,即南门二,另一个团队观测的则是更遥远的天鹰座W。
上述第二个团队在2014年3月份观测了天鹰座W,4月份又观测了一次。他们发现,第一次观测中看到的一个信号源,在第二次观测时似乎移动了位置。2014年5月,他们进行了第三次观测,却没有看到任何东西。考虑到它移动的距离,以及它的亮度,研究团队得出结论认为:这应该是太阳系内的一个天体,距离太阳不超过6000亿千米。
第一个团队打算在构成南门二的那两颗恒星周围寻找行星,这是太空中离太阳最近的恒星系统。该团队观测南门二双星时,意外发现了第三个目标,在大约一年的间隔内明显发生了位移。它到底是什么?
通过数学计算,论文作者估计,它可能是一颗距离太阳3万亿千米的一颗寒冷的褐矮星,或者450亿千米外的一颗超级地球,或者距离太阳150亿千米的一坨更小的冰块。
如果这个目标是真的,那就跟前一个一样,在海王星外发现一个冰质天体没什么大不了的。不过,超级地球或者褐矮星的可能性就要低得多了。科学家已经在其他恒星周围发现了不少超级地球,因此知道它们是存在的。褐矮星则是质量超过行星却够不上恒星的天体。目前已经发现了成百上千颗此类天体。
然而,这两个团队发现的东西不太可能是类似的天体。为什么?因为统计规律。
考虑到ALMA的观测视场非常非常小,它每次只能观测天空中一块极小极小的区域。设想,你把钥匙掉在了一大片橄榄球场上,现在想要找到它,但你却不得不透过一根吸管去寻找它。要是只看了一眼就找到了钥匙,得撞大运。
而要证实第九大行星是原初黑洞,还有很长的路要走。回到那个P9是黑洞的猜想,按照两位作者的测算,如果P9是原初黑洞,以它的质量为5倍地球质量来估算,P9的总质量远远超过了太阳系内暗物质的总质量。所以,P9如果是在太阳系内形成的原初黑洞,这是不太可能的。而如果它是路过太阳系时被太阳系俘获的,至少这在概率上还说得通。
舒尔茨与合作者在文章中认为,如果P9是原初黑洞,在它的周围会有一个暗物质的晕,这些暗物质的高密度比别的区域要高很多,所以有可能会相互碰撞而湮灭。湮灭就是正反物质碰到一起,变成能量。在一些湮灭产物的模型中,暗物质可以湮灭成光子。作者认为可以通过观测这些光子来确定这个原初黑洞的踪迹。
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