太陽系裡可能有一個黑洞，3年以後，我們或許就可以「看」到它

2020-09-15 魅力科學君

太陽系裡可能有一個黑洞，3年以後，我們或許就可以「看」到它，具體是怎麼回事呢？下面我們就來一起了解一下。

早在19世紀，天文學們就發現海王星的運行軌道存在著異常情況，它似乎受到了某個未知引力源的幹擾，於是人們推測在海王星的軌道之外，還有一顆巨大的行星，並將其稱為為「第9行星」（也稱「X行星」）。


1930年，美國天文學家克萊德.威廉.湯博發現了冥王星，隨後冥王星被列為太陽系的第9大行星，但是人們很快就意識到，冥王星根本就沒有實力造成海王星的軌道異常，應該不是假想中的「第9行星」，也就是說，在冥王星的軌道之外，應該還有一顆巨大的行星。

1989年，「旅行者2號」探測器為人們揭曉了這個謎題的答案，原來海王星軌道異常的原因，其實只是因為它的實際質量比天文學家的計算值小了一些。看上去關於「第9行星」的研究至此就可以結束了，但事實卻並非如此。

在進入21世紀後，科學家在柯伊伯帶陸續發現了多個表現怪異的天體，下圖顯示了6個典型的例子，我們可以看到，這6個柯伊伯帶天體的近日點都不約而同地指向同一個方向，這就意味著，它們受到了一個強引力源的影響。


2016年，一個由加州理工學院的天文學家邁克.布朗領導的研究團隊提出，太陽系中的「第9行星」很可能真的存在，正是它造成了柯伊伯帶的這些天體表現得如此怪異。在此之後，尋找「第9行星」再一次成為了天文學界的熱點，根據觀測數據，科學家推測這顆行星的質量為地球質量的5至20倍，其運行軌道距離太陽200至800個天文單位（如下圖虛線所示）。


需要指出的是，以人類現在的巡天觀測能力，如果在太陽系的這個範圍內真有這麼一顆巨大的行星存在的話，那麼它肯定是會被觀測到的，但事實卻是，不管科學家怎麼努力，都沒有發現假想中的「第9行星」。明明我們能觀測到一個天體的引力效應，但偏偏又什麼都看不到，這是為什麼呢？

為了解釋這個令人費解的現象，美國伊利諾斯大學的詹姆斯.恩溫和英國杜倫大學的雅各布.舒爾茨在2019年提出了一個大膽的假設——太陽系裡可能有一個黑洞，具體點講就是，這顆神秘的「第9行星」，可能是太陽系中的一個黑洞，根據他們的計算，這個黑洞的半徑只有5釐米。


看到這裡可能有人會提出疑問了，宇宙中怎麼可能會存在半徑只有5釐米這麼小的黑洞呢？其實這是有可能的，這種黑洞被稱為「原初黑洞」，它們是宇宙誕生之初的產物，我們可以將其簡單地理解為，在宇宙大爆炸時，一些緻密的物質團並沒有被「炸開」，它們直接就形成了黑洞。


這些「原初黑洞」有大的小，大的可以比太陽還要大很多倍，而小的則可能只有幾釐米甚至更小的半徑，當然了，由於「霍金輻射」的存在，那些體積很小的微型黑洞會在漫長的時間中蒸發殆盡，也就是說，對於這個太陽系裡可能存在的黑洞來說，它誕生時的體積會更大一些。

可以看到，這個黑洞的假設可以很好地解釋科學家在研究「第9行星」時所面臨的困境，但問題是如果太陽系裡真的存在一個半徑只有5釐米的黑洞，我們怎麼才可以「看」到它呢？


上圖為2019年4月10日公布的人類獲取的首張黑洞照片，這在當時引起了很大的轟動，但值得注意的是，其實我們並沒有「看」到這個黑洞的真實模樣，這張照片所顯示的只是其事件視界之外的物質情況，即這個黑洞吞噬附近的物質時向外釋放出強烈輻射，包括伽馬射線、X射線、可見光、紅外線等等。

同樣的道理，如果神秘的「第9行星」，真的是太陽系中的一個黑洞的話，那麼當它在吞噬星際物質時，也可能會對外釋放出強烈的輻射，雖然這個黑洞的半徑只有5釐米，但是因為它離我們非常近（幾百個天文單位在宇宙尺度上幾乎可以忽略不計），所以如果我們擁有足夠強的觀測設備的話，就可以「看」到它。

科學家認為，即將投入使用的「大型綜合巡天望遠鏡」（Large Synoptic Survey Telescope，簡稱LSST）就擁有這樣的實力，據悉該望遠鏡的像素高達32億，擁有迄今為止世界上最強大的聚光能力，它能夠敏銳地檢測到天空中在短時間內曝光的微小物體，並且其獨特的視野能讓它在每天晚上拍攝到800幅全景圖像，平均每星期就可以覆蓋天空兩次。


（正在建設中的LSST）

按照計劃，「大型綜合巡天望遠鏡」將於2022年投入試運行，目前已有研究人員已把檢測這個太陽系中可能存在的黑洞列入相關計劃之中，科學家估計，以「大型綜合巡天望遠鏡」的強大實力，大概只需要一年的時間就可以獲得初步的結果。也就是說，如果太陽系裡真的有一個黑洞的話，那麼3年以後，我們或許就可以「看」到它。


順便講一下，黑洞的可怕之處源於它強大的引力，但我們都知道，引力會隨著距離的增加而大幅減弱，對於一個半徑只有5釐米的黑洞而言，它的「勢力範圍」是非常小的，只要離它稍微遠一點，它就沒有任何威脅，而我們地球距離它有幾百個天文單位，因此我們根本就不必為此擔心。

事實上，太陽系裡空間比想像中的要空曠得多，這個黑洞（如果存在的話）根本就吸收不到足夠物質來抵消由「霍金輻射」造成的質量損失，這就意味著，不出意外的話，它會在未來的時間裡慢慢地蒸發殆盡。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`

（本文部分圖片來自網絡，如有侵權請與作者聯繫刪除）

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