太陽系“第九行星”，難道真是一個比我們拳頭還小的黑洞？

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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）的執行軌道，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。

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)，有一些天體的執行軌道很不尋常。這些異常軌道意味著，在距離太陽約500個天文單位的獵戶座方向上有一個比地球質量大幾倍的天體存在。

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，搜尋沒有結果。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·威滕說，雖然“第九行星”無法用望遠鏡觀測到，但透過向“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，當然手段比較溫和。威滕認為，可以用設定在地球上的鐳射陣列，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攝氏度的溫度下飛行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。

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透過，並在這個過程中稍微加速。如果探測器定期向地球傳送定時訊號，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裡精確到大約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克的航天器裡。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，並且可以隨著時間積累。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訊號，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訊號，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，”布朗說，“我們仍在努力尋找。 如果我們在任何一次專門的搜尋中都沒有發現第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天文臺）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）