第九行星是外太阳系神秘物质可能的存在形式之一第九颗行星是太阳系外神秘物质的可能形式之一
新浪科技新闻北京时间5月18日消息,经过多个世纪的观察,人类对太阳系的了解已经相当详细。我们生活的地球是一个多岩石的内行星,除了四个内行星之外,还有一个主小行星带,然后是两个气体巨行星和两个冰巨行星,然后是由大量较小的冰体组成的第二个小行星带,即柯伊伯带。然而,研究人员怀疑,在遥远的外太阳系区域,可能有一个隐藏的大型天体,这是巨型行星及其大型卫星的“家园”。
天文学家扫描了海王星之外的黑暗区域,并设法捕捉到了一些微弱的光线。这些微光不是没有意义的,研究人员已经预言了太阳系的混沌状态,即太阳系形成时留下的混沌碎片,从而发现了意想不到的规律。一些遥远天体的轨道会聚,它们最近的点停在某条线外,原因不明。许多科学家认为,在少数这样的模型中,一些看不见的实体在发挥作用,那里一定有更多的质量。
根据一种主流理论,太阳系外有一颗巨大的行星,叫做“第九行星”,其质量可能是地球的十倍。正是它的存在,使得附近较小天体的轨道极不规则。多年来,人们一直在努力寻找这个隐藏的天体。随着研究的深入,各种想法层出不穷。比如一个由较小天体组成的巨大圆盘,可能也有同样的效果。其他研究人员采取了不同的方法,认为这个神秘的天体可能是一个垒球大小的黑洞。如果这些理论中的任何一个是正确的,并且没有更大的天体,那么目前的望远镜搜索将继续是徒劳的。在这种情况下,天文学家必须更有耐心,也许更有创造力。
第九行星理论面临的挑战之一是,虽然它解释了天文学家观察到的奇怪的天体轨道,但从理论上来说,天文学家不确定如此巨大的行星如何能够存在于太阳系的外部边界。和阳光一样,太阳的引力会随着距离的增加而减弱。所以在边界形成的巨型行星应该是被路过的恒星带走的。或者说,如果行星一开始靠近太阳,然后向外漂移,是什么阻止了它离开太阳系?如果是行星,就行星而言,它的位置非常奇怪。
模拟实验表明,在不考虑第九行星的情况下,可以得到许多小天体的奇异星团轨道。太阳系形成过程中,木星和土星很可能会将大量行星碎片推入长椭圆轨道,在冥王星外形成一个未被发现的垫圈状圆盘。研究人员认为,这些地方的任何微小天体的质量应该大致等于数学和建模误差,但它们可能会相加。
运行太阳系的数字模型时,在遥远的过去的某个时刻,圆盘可能会短暂地变成一个圆锥体,然后松开,形成一个“膨胀”的圆盘。最近两篇未经同行评议的论文表明,当这些系统中的尘埃稳定后,也会出现偏离常规轨道的现象,与第九行星的假设相同。
然而,这一理论需要“信念的飞跃”。如果这个圆盘要完全取代第九颗行星,它需要20个地球质量的物质,这是太阳系中预计存在的剩余碎片的绝对最大值。
另一个团队提出了一个更小磁盘的理论,它通过不同的机制工作。这个圆盘可以和第九颗行星一起塑造外太阳系,从而缩小两者的理论尺寸。
无论它是一颗位置完美的行星,一个特别大的圆盘,还是两者的结合,天体物理学家倾向于得出结论,一些不太可能的现象确实发生在外太阳系。一些研究人员比其他人走得更远,认为这是不可能的。
在2019年的一篇论文中,合著者推测这个神秘的质量可能是宇宙形成时留下的一个小黑洞。天文学家到目前为止还没有探测到这样一个“原始”黑洞,但一项研究发现了间接证据,证明银河系中可能有一颗“流浪”行星或一个质量与第九颗行星相似的黑洞在游荡。如果太阳能捕捉流氓行星,为什么不能捕捉黑洞?“这是一个疯狂的想法,但不是不合理的想法。”
对于天文学家来说,在这些并非不合理的想法中进行选择是一项困难的任务。加州理工学院的行星科学家迈克尔·布朗是第九行星理论的坚定支持者。他正在领导一项关于这个隐藏天体的研究,希望在不久的将来能有这场辩论。不久前,在梳理天文数据时,迈克尔布朗发现了一个有希望的点,他在社交媒体上描述了这一点。虽然原来这只是他为了保证搜索过程有效而注入的模拟对象。
虽然布朗只是空开心,但下一代薇拉·鲁宾天文台有望在今年捕捉到第九颗行星所在区域的第一批图像,并可能在未来五年内得到决定性的结论。望远镜可以观察到更模糊的天体,天文学家希望它能准确定位第九颗行星,或者帮助画出圆盘内缘的物体。或者说,如果能够发现足够多的新天体,使观测到的图案回归无序,那么就没有什么神秘的现象可以解释了。
如果所有的望远镜观测最终都失败了,而薇拉·鲁宾天文台已经观察这些异常多年,那么原来的黑洞理论可能更合理。理论物理学家和弦理论的先驱爱德华·威滕最近发表了一篇预印论文,描述了寻找这个隐藏天体的极端方法:派出一个搜索小组。
“突破恒星”是一个雄心勃勃的项目,旨在有一天向最近的恒星发送纳米探测器。受此启发,威滕进行了数学计算,提出可以向多个方向发射一系列简单的探测器。当其中一个探测器飞过黑洞时,它可能会发出振动信号。装有光帆的探测器将以光速的1%飞行,这可以将黑洞的理论旅程缩短到10年左右。如果足够敏感,这些探测器可以精确地绘制外太阳系的质量图,并知道这些质量是行星、圆盘、黑洞还是两者都有。
最近的一篇回应文章指出,一旦探测器离开太阳风的下风侧,带电粒子的碰撞可能会掩盖任何黑洞的重力。然而,即使是那些一直富有想象力的人也承认,该计划必须首先克服一些更紧迫的障碍。据估计,开发和建造基本发射设施至少需要5亿美元,而必要的激光和材料技术尚不存在。“这是一个非常有趣的想法,”安雯说。"然而,它带有一个高级标签."
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