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环球科学■太阳系中曾有两个太阳？两个疯狂的理论，将揭开第九行星之谜？环球科学2020-08-28 10:11:250阅

4年前 ， 一些天文学家提出 ， 在外太阳系中可能隐藏着一颗太阳系“第九行星” 。 但是 ， 第九行星究竟是什么？它为什么会出现在那里？要解释这些问题并不容易 。 最近 ， 两项研究分别提出了两个疯狂的假说：第九行星可能是一个原初黑洞；或者 ， 它的存在是因为太阳系中曾有第二个太阳 。
2006年 ， 在第26届国际天文联合会上 ， 当时的太阳系第九行星冥王星被排除出行星行列 ， 降为矮行星 。 自此 ， 太阳系中公认的行星只剩下8颗 。 但在10年后 ， 一些天文学家却重新提出 ， 太阳系中存在第九行星 。
他们提出这一猜想的原因是 ， 此前在观测外海王星天体（TNO ， 即海王星外围绕太阳旋转的天体）时 ， 发现它们的运行轨道与理论计算存在差异 。 这意味着在外太阳系中 ， 存在着某个引力源 ， 影响了TNO的轨道 。 进一步的计算指出 ， 这个天体的质量在5~15倍地球质量之间 ， 因此它可能是一颗尚未被发现的“第九行星” 。
【环球科学■太阳系中曾有两个太阳？两个疯狂的理论，将揭开第九行星之谜？环球科学2020-08-28 10:11:250阅】但是很快 ， 天文学家发现了一个难以解释的问题：在这个远离太阳系中心的区域 ， 太阳的引力应该不足以吸引足够多的物质 ， 从而形成一颗质量数倍于地球的行星 。 那么 ， 第九行星究竟是什么？它为什么会出现在外太阳系？
当常规的理论无法解释现象 ， 一些科学家开始考虑一些看似疯狂的假说 。 例如 ， “第九行星”其实可能是一个原初黑洞；又或者 ， 太阳系诞生之初 ， 可能是一个双星系统——换句话说 ， 这个系统中曾有“第二个太阳” 。 最近 ， 两项研究就分别针对这两个假说 ， 发表了学术论文 。
第九行星是原初黑洞？
达勒姆大学的雅各布·舒尔茨（Jakub Scholtz）和伊利诺伊大学的詹姆斯·昂温（James Unwin）是原初黑洞理论的主要推动者 。 他们发表在《物理评论快报》上的论文指出 ， 假如包含第九行星在内的数个假想天体存在 ， 那么TNO的反常轨道和为期5年的光学引力透镜实验（OGLE）观测到的额外的微引力透镜现象都可以得到解释 。 而这些假想天体极有可能是数个原初黑洞 。
“我们的灵感来自于詹姆斯和妻子劳拉参观芝加哥天文馆时观看的一部关于第九行星的纪录短片 ， ”舒尔茨在接受采访时说 ， “詹姆斯一下子就被吸引了 ， 他第二天就给我打电话 ， 那之后我们开始想办法弄清海王星外是否还有类行星的天体 。 我们尝试了各种有趣的假设：玻色星 ， 超致密的暗物质光环 ， 原初黑洞 ， 等等 。 ”
就在他们着手研究第九行星的几个月后 ， 另一支来自东京大学的研究团队重新分析了OGLE实验的数据 。 他们的初步推算认为 ， 可能存在的原初黑洞的质量 ， 与此前天文学家预测的第九行星极为接近 。 舒尔茨和昂温得知这个消息后 ， 便开始具体考虑第九行星是原初黑洞的可能性 。
“我们意识到 ， 如果第九行星真的是原初黑洞的话 ， 那么我们就可以通过环绕它的暗物质晕来观测它 ， 而后者会释放X射线和伽马射线 。 这样我们就将所有碎片成功地拼在了一起 ， ”舒尔茨解释道 ， “从某种意义上说 ， 我们这次的研究其实是想告诉大家 ， 黑洞围着太阳转这个想法其实并没有听起来那么荒唐 ， 而我们应该对此投入更多关注 。 ”
此前已经有不少科学家尝试用第九行星来解释TNO的反常轨道 ， 其中就包括一支由加州理工学院的迈克尔·布朗（Michael Brown）和康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）领导的团队 。 而上文提到的东京大学团队 ， 则率先使用OGLE观测到的微引力透镜现象来说明原初黑洞的存在 。
最终 ， 舒尔茨和昂温将两个假说整合在一起 。 他们指出 ， 长期以来理论中的第九行星 ， 正是东京大学团队发现的诸多原初黑洞中的一个 。 此前的一个理论认为 ， 第九行星是通过所谓的“捕捉自由行星”（即自由行星受到太阳引力 ， 绕太阳旋转 ， 成为第九行星）的过程慢慢形成的 ， 而这也可以变为捕捉黑洞 。
“我认为 ， 我们的研究得到了两个重要的结果 ， ”舒尔茨说 ， “其一 ， 我们成功地启发了其他科学家 。 他们本来对这种猜想持怀疑态度（科学家面对新事物就该如此） ， 而在我们的影响下 ， 他们提出了更多有趣的想法 。 例如 ， 爱德华·威滕（Edward Witten）建议我们基于摄星计划 ， 使用小型太空探测器来寻找第九行星；而亚伯拉罕·洛布（Abraham Loeb）等人则指出 ， 这么一大群原初黑洞在它们的运行轨道上有可能碰到别的物体 ， 这将产生闪烁 。 ”
舒尔茨和昂温的论文为了解释第九行星（目前暂时继续管它叫行星）的本质引入了新的假设 ， 这些假设还有待进一步的研究和验证 。 此外 ， 两位研究人员已经开始密切关注太空中移动的伽马射线及X射线源 。 尽管此前已经积累了大量的可用数据 ， 但这项工作一直以来都被人们忽视了 。
“我们未来的研究将着重检查已有的数据 ， 从中寻找太空中移动光源的证据（也可能什么都没有） ， ”舒尔茨说 ， “我们目前使用的方法非常值得期待 ， 只要我们一年之内能用费米广域空间望远镜检测到大约10个源光子 ， 我们就能找到移动的光源 。 ”


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