太陽系“第九行星”,難道真是一個比我們拳頭還小的黑洞?

本文由消防工程師獨門口訣原創編譯。如需轉載,請註明出處。

在我們居住的太陽系,已知的六個最遙遠的天體(之所以不稱為行星,是因為冥王星已經不在九大行星之列了)的運行軌道,都神秘地排列在同一個方向上。更神秘的是,這些天體軌道傾角與太陽系平面幾乎一致。

太陽系“第九行星”,難道真是一個比我們拳頭還小的黑洞?

為什麼會這樣?

加州理工學院的康斯坦丁·巴特金和邁克·布朗已經證明,只有在遙遠的偏心軌道上存在一個地球10倍質量的天體,其引力與上述六大天體反對齊,才能維持這種讓人無法理解的結構。

於是,這場針對“第九行星”的尋找成了天文物理學的重大課題。

01原生黑洞

科學家已經發現,在太陽系外圍的柯伊伯帶(KBOs),有一些天體的運行軌道很不尋常。這些異常軌道意味着,在距離太陽約500個天文單位的獵户座方向上有一個比地球質量大幾倍的天體存在。

太陽系“第九行星”,難道真是一個比我們拳頭還小的黑洞?

人們用各種方法對神秘的“第九行星”進行探測,但由於距離實在太遠,搜索沒有結果。這並不奇怪,因為在那麼遠的距離上,即使是一顆巨大的、反射性地行星,也幾乎不可能被用於大面積觀測的廣角望遠鏡探測到。

“第九行星”的搜尋無果,也讓不少科學家推測另一種可能,那就是:“第九行星”不是一顆行星,而是一個比你的拳頭還要小的黑洞。

2019年,英國杜倫大學的加庫波·舒爾茲和美國芝加哥大學的詹姆斯·尤文就明確提出了這個讓人不敢相信的觀點。他們認為,擾亂柯伊伯帶天體軌道的引力場來源,就可能是一個數十億年前被太陽捕獲的原生黑洞。

02微型探測器

假想必須用技術手段進行驗證。科學家就“第九行星”的探測提出了很多方法。

美國普林斯頓大學的愛德華·威滕説,雖然“第九行星”無法用望遠鏡觀測到,但通過向“第九行星”發射數百或數千個輕型探測器的方式,可以探測到猜測中的原生微型黑洞。

這種提議屬於“突破星擊”探測範疇,當然手段比較温和。威滕認為,可以用設置在地球上的激光陣列,將超輕型(大約1克)的探測器的速度提高到光速的20% (0.2 c),用20年時間,將探測器送到半人馬座的阿爾法星。威滕還估計,如果使用類似的系統,如果有更大的探測器(大約100克) ,可以在0.001攝氏度的温度下飛行10年,到達500個天文單位以外的地方。這個想法需要一個小型化壯舉,但速度可以達到美國宇航局新視野號冥王星探測器速度的20倍。

太陽系“第九行星”,難道真是一個比我們拳頭還小的黑洞?

在向假想的黑洞方向上散射大量這樣的探測器後,一小部分幸運的探測器可能會在幾十個天文單位的距離內通過,並在這個過程中稍微加速。如果探測器定期向地球發送定時信號,黑洞的引力場將導致脈衝間隔時間延長。根據威滕的計算,要使用這種方案來探測黑洞,探測器的定時測量需要在一年的時間裏精確到大約10的-5次方秒。

依靠現有的技術,我們製作的原子鐘完全可以達到這個精度,但有一個很大的問題,那就是怎麼把原子鐘塞進100克的航天器裏。對此,威滕也承認,“目前還遠不清楚這種方法是否切實可行,也不清楚即使切實可行,它是否是最佳方式。”

03橫向撓度

作為對威滕提議的回應,美國馬里蘭大學的斯科特·勞倫斯和茲瓦·羅戈辛斯基開發了一種替代方法。

這個方法不再需要機載計時系統,而是依靠探測由黑洞引起的探測器軌道的橫向偏移來實現。威滕方案中的加速度只在探針靠近黑洞時才起作用,但勞倫斯和羅戈辛斯基所考慮的橫向位移是永久性的,並且可以隨着時間積累。兩人的計算結果顯示,在500天文單位的距離上,1000公里的位移大約需要幾年的時間就能積累起來,而且使用基線干涉測量探測器可以實現在地球上探測到這個位移。

這個方法雖然繞過了機載原子鐘的需求,但如何讓探測器傳輸甚至僅僅反射這些信號,卻成了另一個重大的挑戰。

04通往第九行星之路

這兩種方法提供了很大的想象空間,但不可否認,這兩種方法可能最終都毫無意義。韓國天文學與空間科學研究所的Thiem Hoang和美國哈佛大學的亞伯拉罕·李博就指出,這兩個方案實際上都基於微型航天器只受重力影響的假設,但實際上,不均勻星際物質的阻力和電磁力會擾亂探測器的運動軌跡,以致於覆蓋來自黑洞的信號,使得探測結果嚴重失真。

預測“第九行星”存在的兩位科學家之一,邁克·布朗也認為,這兩個方案很有趣,但最終可能會沒有必要。“我通常喜歡這些想法,但沒有任何理由認為第九行星是一個黑洞,”布朗説,“我們仍在努力尋找。 如果我們在任何一次專門的搜索中都沒有發現第9行星,我懷疑它會很快出現在 LSST(大型綜合巡天望遠鏡空間站,現在稱為Vera c Rubin天文台)上,儘管我無法確定什麼時候會發生。”

(本文作者:英國自由科學作家馬里克·斯蒂芬斯 本文編譯:消防工程師獨門口訣)

版權聲明:本文源自 網絡, 於,由 楠木軒 整理發佈,共 1856 字。

轉載請註明: 太陽系“第九行星”,難道真是一個比我們拳頭還小的黑洞? - 楠木軒