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太阳系第九大行星是一个原始黑洞?研究人员建议发射微型太空探测器来搜寻

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 Emma Chou • 2020-05-26 18:42:05 来源:前瞻网 E4858G0
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太阳系有八大经典行星,从高速运转的水星到遥远的海王星。还有许多矮行星,如冥王星和谷神星。在我们继续寻找更多矮行星的同时,也有一些迹象表明,另一颗大型行星可能潜伏在海王星之外。

这颗第九大行星被认为是一个“超级地球”,质量大约是我们星球的五倍,尺寸相当于地球的两倍。但是尽管对这颗行星进行了几次搜索,它仍然没有被发现。

也许我们没有发现第九大行星,是因为它不存在。这颗行星存在的证据不是很充分。它源于对太阳系外围小天体轨道的统计分析。该理论认为,第九大行星的引力使其轨道的方向聚集在一起。但正如其他人指出的,观察到的集群可能是由于其它影响。

如果第九大行星确实存在,那么我们还没有发现它就有点奇怪了。几次天空观测都很敏感,足以观测到这样大小的行星。这颗行星可能比我们预期的要远,或者反照率要低,但是观测结果开始排除了其中的一些可能性。

然而,还有一个更为激进的观点。如果第九颗行星因为不是行星而没有被观测到呢?如果它是一个原始黑洞呢?

原始黑洞是大爆炸早期形成的假想物体。如果它们存在,它们的质量将相当于一颗行星,而不是一颗恒星。如果第九大行星是一个原始的黑洞,那么它的大小差不多是一个苹果。这将使它太小太暗,我们目前的望远镜无法观测到。然而,由于它仍然会通过引力作用吸引附近的物体,可能会有其它方法来找到它。

一种方法是向预期的大致方向发射一系列微型太空探测器。在一篇新论文中,爱德华·威滕(Edward Witten)认为,质量约100克的航天器可以通过编程传输定时信号。如果它们中的任何一个进入黑洞的范围,信号就会被它的引力放大。

这种方法的缺点是,航天器需要以原子钟的精度对信号进行计时,而目前还没有小到可以安装在100克探测器上的原子钟。另一个研究小组提出了另一种方案,即探测器发送一个简单的信号,然后用高分辨率的射电望远镜测量它们轨道的变化。但第三个研究小组认为,太阳风等效应会压倒任何引力效应。

所有这些都是相当疯狂的猜测。如果有一颗行星潜伏在我们太阳系的边缘,它几乎肯定不是一个黑洞,这意味着它最终会被观测到。但是有时候在科学领域,你需要在找到正确的想法之前排除那些疯狂的想法。

原始黑洞比想象中离我们更近?

去年9月发表在arXiv预印本服务器上的一项研究表明,神秘且尚未被发现的第九大行星可能是一个原始黑洞。

原始黑洞是大爆炸后不久出现的古老且相对较小的黑洞。它们被认为是宇宙早期密度波动的结果。人们认为质量最小的原始黑洞可能已经蒸发了。然而,那些质量更大的物质可能仍然存在,在目前的时代消失了——即使它们从未被直接观测到。

杜伦大学的天文学家雅各布·肖尔茨和伊利诺斯大学芝加哥分校的詹姆斯·安文认为原始黑洞可能比我们想象的离我们更近。在论文中,他们思考了这样一种可能性,即难以捉摸的第九大行星理论上是在300至1000个天文单位的距离上围绕太阳运行的,它可能是一个如此古老而致密的黑洞。 

为了解释他们这一有趣的假设,研究人员集中研究了两个类似质量的未解引力异常:海王星外天体(TNOs)的异常轨道和微透镜事件中的过量现象。有趣的是,这两个事件都是由质量估计在0.5到20个地球之间的物体引起的。

TNO轨道的异常被认为是由外太阳系的一个新的引力源引起的。虽然人们普遍认为这一来源可能是一个自由漂浮的星球,肖尔茨和安文认为,PBH的设想并不是不合理的,应该加以考虑。

天文学家在论文中写道:“捕获一颗自由漂浮的行星是对第九大行星起源的主要解释,我们证明捕获一颗PBH的概率是相当的。”

然而,这一理论可能很难得到证实,因为这样一个假设的原始黑洞,其质量约为地球质量的5倍,半径约为5厘米,其霍金温度约为0.004 K,比宇宙微波背景辐射(CMB)还要冷。因此,一个典型的粒子抛射黑洞的辐射功率是非常小的,这使得它很难被探测到。

为了克服这一障碍,论文的作者们建议寻找PBH周围暗物质微晕发出的湮灭信号。这样的暗物质晕,如果湮灭,被认为能够提供一个强大的信号,可以通过观察来识别。因此,天文学家建议专门寻找X射线、伽马射线和其他高能宇宙射线中的移动源,这可能会为PBH假说提供更多的证据。 

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

https://phys.org/news/2020-05-theorized-planet-primordial-black-hole.html

https://phys.org/news/2019-09-planet-primodial-black-hole.html

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