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太阳系“老九”是个黑洞? 猜测很大胆,验证却很难

来源:经济日报2019-10-15 09:03

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  NASA

  曾经的“老九”冥王星,如今已经“沦落”为一颗矮行星。

北京三分彩后一计划软件手机版下载  不久前,国外两位天文学家提出大胆设想:太阳系中“时隐时现”的第九大行星,很可能是一个原初黑洞。

  太阳系里有一黑洞,操控了遥远的天体?有专家表示,这是个有趣的假想,但以现在的观测能力很难证实或证伪。

  空缺的王位,又有新的争夺者

  十几年前,第九大行星是谁,教科书里还写得清清楚楚。1930年克莱德·汤博发现冥王星,将其与天王星、海王星等量齐观,起了“PLUTO”(普鲁托)这个气派的希腊名,太阳系九大行星变成一种常识性知识。

北京三分彩后一计划软件手机版下载  然而,科学家后来意识到,在太阳系外围空间里,冥王星似乎“远不够看”。1992年开始陆续发现一些遥远的冰石结构天体,体量跟冥王星差不多。北京三分彩后一计划软件手机版下载2005年更是发现了阋神星,比冥王星质量还多出27%!冥王星都能算九大,阋神星不排个第十,说不过去。

  天文学家当机立断,2006年8月举行的第26届国际天文联会通过决议:冥王星划为矮行星,从太阳系九大行星中除名。普鲁托悲惨退位,成了134340号小行星。

  但第九大行星的王位,没那么容易取消。近5年来,一些新的发现让人猜测:太阳系中或许存在一颗真正的“P9”(第九大行星)。

  9月24日,又有一个新人加入了王位争夺战——arXiv.org张贴了一份论文,英国杜伦大学的雅各布·舒尔茨(Jakub Scholtz)与美国伊利诺斯大学的杰姆斯·恩温(James Unwin)提出了一个大胆的设想:太阳系中的第九大行星,可能是一颗原初黑洞。

  奇怪的轨道,指向隐藏的“P9”

  2014年左右,天文学家在柯伊伯带(海王星轨道之外的黄道面附近区域)发现一些天体,轨道离太阳远的时候居然可达到几百个天文单位(一个天文单位即太阳与地球间的距离)。北京三分彩后一计划软件手机版下载一开始这被解释为海王星引力散射效应。北京三分彩后一计划软件手机版下载但很快,新第九大行星的猜想被提了出来。

  导致冥王星降级的“罪魁祸首”,美国加州理工学院的迈克·布朗,在2016年和同事发现:柯伊伯带中6颗天体有奇怪的轨道,它们的近日点都指向一个方向。就像6块以不同速率转圈的钟表,但指针都向着一个方向。如果海王星是幕后操盘者,它们的指向早该弥散,不会这么集中。

  而且6颗天体离太阳最近时,距离也超过了40个天文单位,海王星假说也不好解释。

  迈克·布朗和同事计算出,“大家伙指向偶然一致”的可能性为0.007%——还是相信有一颗“尚未现身的大家伙”更为现实。

  天文学家、南京大学教授周礼勇接受科技日报记者采访时说,最初很多人反对“P9”的存在。随着近几年不断的新发现,证实第九大行星存在的统计学显著性逐渐提高。

  虽未观测到“P9”,但有人通过计算机模拟推测了它的参数:距离太阳200至800个天文单位,质量是地球的5—10倍,绕太阳一圈得3万年……

  流浪的不一定是地球,还可能是黑洞

北京三分彩后一计划软件手机版下载  天文学家过去相信,在海王星外存在新行星的可能性非常小,因为这个区域的物质太稀薄,要长出一颗大行星,需要时间太漫长。但是,如果太阳系是从茫茫宇宙里“掳掠”了一颗现成的行星呢?这个可能性是值得考虑的。

北京三分彩后一计划软件手机版下载  “实际上宇宙中可能有非常多流浪的行星,就像电影里的‘流浪地球’一样。北京三分彩后一计划软件手机版下载”研究太阳系外行星的天文学家、南京大学副教授谢基伟告诉科技日报记者,一种寻找系外行星的方法叫做微引力透镜法,就是通过捕捉影像的微弱变形——光线被沿途某颗天体的质量扭曲了,来寻找系外行星存在的线索。通过这种方法我们观测到不少“蛛丝马迹”,说明未知的黑暗里有许多无组织无纪律的“流浪汉”。

  在怀疑有“P9”的区域,光学引力透镜实验(OGLE)观测到了引力异常。至少6个微引力透镜事件表明了该区域引力异常,暗示存在一个自由漂浮天体,其质量范围在5—15个地球质量之间。“P9”的猜想因此被鼓舞。

  此次舒尔茨和恩温的新论文猜测,该天体可能不是一颗流浪行星,而是一个流浪黑洞。它被太阳系拉拢入群,搅乱了外围天体的轨道。

  一般来说,天文学家观测到的黑洞,是恒星死亡坍塌后聚集而成的。而存在于理论设想中的原初黑洞,是另一回事。霍金对这个概念贡献很大:那是宇宙大爆炸后不久产生并遗留至今的“文物”。

  大爆炸之前的宇宙被天文学家叫做原初宇宙。原初宇宙的爆炸是不均匀的,局部空间能量密度太大,“没崩开”就压缩成质量无限大的点以及围绕而成的黑洞。这种黑洞大小不一,小的可能只有粒子大,一般的原初黑洞跟太阳系常见的小行星质量类似。

  这些黑洞随后漂流宇宙各处。一些通过霍金辐射消散,像冰块一样化掉了;一些则吸收物质壮大,存活至今。

  舒尔茨和恩温指出,海王星外天体的异常轨道,以及一些引力事件,可以用质量为地球数倍的原初黑洞来解释;一个原初黑洞可能被太阳系捕获,成为第九行星;他们证明这种捕获的可能性是值得考虑的。

  严谨的假设,仍有不少反对的声音

  “这篇论文思路还是很严谨规范的,不是瞎猜想。”谢基伟说,“但作者也说这只是一种可能性。引入黑洞的概念,可能大家会觉得很有意思、很奇特。但下一步还无从着手。何况有没有第九大行星还是问题。”

  舒尔茨和恩温表示,如果“P9”是一个原初黑洞,或许能通过外围的“晕”——黑洞外层正负电子湮灭发出的光,来确定它的存在。但一位行星学家告诉科技日报记者,由于黑洞很小,而且不确定在什么位置,这种观测是很难实现的。

  “我个人不太喜欢原初黑洞这个想法。”一位从事行星研究的专家告诉科技日报记者,“感觉近乎神秘学——能解释一些现象,但是基本上永远看不到。”

  “柯伊伯天体的发现者,大卫·朱伊特(David Jewitt)甚至压根儿就不相信‘第九行星’的存在。”这位专家表示,大卫·朱伊特在接受电视采访时,直接说不认为“P9”存在。他认为,黑洞假说透露出科学家对取得“重大发现”的心态是急切的。但这个理论离可验证的阶段还远。

  众说纷纭的一个重要原因,是以目前人类的技术水平,观测海王星外天体还很困难。尽管人类已经观测到几千颗太阳系外行星了。

  “不识庐山真面目,只缘身在此山中。”谢基伟说,“观测系外行星,基本上是通过观察恒星光谱的凌星效应或多普勒效应,间接推断行星的情况。而对太阳系内行星就可以直接观测。行星的亮度与它和太阳距离成反比。太远的天体,接收光线就弱,反射光线更弱。”

  外围这样广阔,天体这样暗淡,上百天文单位之外,还是一片未知。

  谢基伟说:“那些太阳系边缘的天体,很多是通过哈勃望远镜看到的;等韦伯望远镜工作以后,我们的观测水平会改善一点。”(高博)

[ 责编:赵清建 ]
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