對於目前的人類來說,我們對太陽系的認知還非常有限。距離太陽45個天文單位的海王星軌道,幾乎已經是我們的極限。
在海王星以外,有一個巨大的小天體組成的區域,被稱為柯伊伯帶。柯伊伯帶的範圍在距離太陽50-500個天文單位之間,其中最著名的天體,就是冥王星。除此之外,柯伊伯帶還有許多像冥王星一樣的天體。它們普遍有兩個相同點,而且都非常詭異,那就是它們軌道的離心率和傾角。
為了解釋這些奇怪的現象,不同的科學家提出了不同的看法,而且看起來似乎都非常有道理。其中一個比較流行的說法,就是傳說中的第九大行星。持這個觀點的科學家認為:在海王星以外,還有一個巨大的天體,其引力非常強大,擾亂了柯伊伯帶小天體的運行,導致它們的軌道出現詭異的現象。
(圖片說明:科學家模擬的第九大行星軌道示意圖,用綠色標記,圖中每個方塊的邊長為100個天文單位,即150億公裡)
不過,大膽的科學家並沒有受到思維的局限。有一些科學家指出:我們或許沒有理由證明這個強大引力的來源必須是行星,它有可能是黑洞!
乍聽之下,你可能以為他們純粹是在胡扯。但是,這首先可以解釋為何我們始終無法發現這個引力的來源。除此之外,他們還有其他的理由來證明這個說法。
首先,你可能會有一個疑問:如果太陽系裡有一個黑洞,為何我們還沒有被吞噬?
實際上,你想到的黑洞,可能是大質量恆星在超新星爆發後坍縮形成的恆星級黑洞,或者是能夠統治一個巨大星系的超大質量黑洞。但實際上,宇宙中可能還有一些非常小的黑洞,比如原初黑洞。原初黑洞被認為形成於宇宙大爆炸的時候,產生原因在於密度的波動。由於形成動力來自於宇宙大爆炸,所以它們並不需要具備那麼巨大的質量,體積也就可以非常小。
長期以來,我們認為:如果真的是單獨一個天體導致柯伊伯帶出現人類觀測到的怪象,那麼這個天體的質量應該在地球的5-10倍之間。按照這個規律,科學家計算發現,這個黑洞的尺寸大概只有一個西柚那麼大。
可是,問題在於,科學家的工作內容不是甩鍋,不能簡單地把找不到第九大行星就讓黑洞背鍋。問題在於:如果它真的是黑洞,我們該如何尋找它呢?
很簡單,就像我們現在尋找黑洞一樣,只要找到它吞噬天體的證據就可以。在柯伊伯帶,一個小黑洞可能吞噬到的天體,大概就是彗星了吧!
我們知道,一顆天體在被黑洞吞噬的過程中,其物質在向黑洞下落時會被加熱而發光,形成黑洞的吸積盤。這是我們觀察黑洞的主要手段,也就是說,黑洞本身雖然不能被觀測,但我們可以觀測圍繞在它周圍和正在向它下落的物質來判斷它的存在和一些性質。因此,哈佛大學科學教授Avi Loeb博士和哈佛大學本科生Amir Siraj提出了與此相關的探測方法,並且將論文提交到《天體物理學雜誌通訊》上。
當然,通過吸積盤尋找黑洞也不是什麼新鮮的論調,為何此前沒有人提出用這個方法尋找這顆可能存在的黑洞呢?這是因為:柯伊伯帶實在太寬闊了,就算那裡真的有黑洞,我們也不知道它具體位於哪裡。而且,這個黑洞未必會隨時都會有噴流,我們必須在對的時間觀測對的方向才有可能發現它。我們目前有可以觀測這樣黑洞的設備,但問題在於,我們該把這樣的設備對準哪裡呢?
(圖片說明:位於智利的魯賓天文臺)
Loeb和Siraj指出:我們現在有了一臺利器,那就是位於智利的魯賓天文臺的大口徑全景巡天望遠鏡(The Large Synoptic Survey Telescope,簡稱LSST)。
據介紹,LSST是世界上最巨大的數位相機,其像素達到了32個億,拍攝下來的一張照片需要整整1500塊高畫質電視屏幕才能全部放下。LSST的主要使命,就是在10年的工作期間對南半球的星空進行繪製。
它擁有著非常寬廣的視野,它拍攝一張照片所涵蓋的範圍,是滿月所占星空面積的40倍,相當於哈勃太空望遠鏡的3000張照片。每3天就能對整個南半球星進行一次完整的拍攝,然後通過反覆這樣的過程,繪製出空前精細的南半球宇宙圖。
(圖片說明:LSST具有極寬的視野)
同時,LSST的寬廣視野,也可以成為我們尋找這顆可能存在的原初黑洞的一把鑰匙。實際上,就像我們上面說的,科學家不知道它可能出現在哪裡,所以只能把網放得大一點,再大一點。因此,通過LSST的優勢,我們可以達到前所未有的高效實現對全天的觀測,並且尋找黑洞的蛛絲馬跡。「這個方法可以一直探索到奧爾特雲邊緣,也就是大約10萬個天文單位的位置,最終確定或者排除隱藏在黑暗中的行星質量黑洞。」Siraj說。
他們相信,如果我們能夠通過LSST在一年之內觀測到多個噴流,那麼只要通過其發射源的位置變化,確定它的軌道參數。當然了,這一切的前提就是猜想中的原初黑洞真實存在。
可以想像,如果原初黑洞真的是第九大行星的最終答案,人類的天文學將會遭受前所未有的衝擊,這意味著我們的許多理論都要重新建立,並且引發一系列的問題需要科學家去探索。
實際上,這樣體積非常小的原初黑洞不僅僅有可能是解答第九大行星謎題的答案,還有一部分科學家認為它們是暗物質的本質。不論是第九大行星還是原初黑洞,都是目前科學家們正在全力搜索的理論天體。如果有一個天體集兩大新奇理論於一身,那將是一件非常有趣的事吧!