第九行星的藝術概念圖（圖片來源：R. Hurt/Caltech）

最近，兩(liang) 項研究分別提出了兩(liang) 個(ge) 瘋狂的假說：第九行星可能是一個(ge) 原初黑洞；或者，它的存在是因為(wei) 太陽係中曾有第二個(ge) 太陽。

編譯 | 張和持 吳非

2006年，在第26屆國際天文聯合會(hui) 上，當時的太陽係第九行星冥王星被排除出行星行列，降為(wei) 矮行星。自此，太陽係中公認的行星隻剩下8顆。但在10年後，一些天文學家卻重新提出，太陽係中存在第九行星。

他們(men) 提出這一猜想的原因是，此前在觀測外海王星天體(ti) （TNO，即海王星外圍繞太陽旋轉的天體(ti) ）時，發現它們(men) 的運行軌道與(yu) 理論計算存在差異。這意味著在外太陽係中，存在著某個(ge) 引力源，影響了TNO的軌道。進一步的計算指出，這個(ge) 天體(ti) 的質量在5~15倍地球質量之間，因此它可能是一顆尚未被發現的“第九行星”。

但是很快，天文學家發現了一個(ge) 難以解釋的問題：在這個(ge) 遠離太陽係中心的區域，太陽的引力應該不足以吸引足夠多的物質，從(cong) 而形成一顆質量數倍於(yu) 地球的行星。那麽(me) ，第九行星究竟是什麽(me) ？它為(wei) 什麽(me) 會(hui) 出現在外太陽係？

當常規的理論無法解釋現象，一些科學家開始考慮一些看似瘋狂的假說。例如，“第九行星”其實可能是一個(ge) 原初黑洞；又或者，太陽係誕生之初，可能是一個(ge) 雙星係統——換句話說，這個(ge) 係統中曾有“第二個(ge) 太陽”。最近，兩(liang) 項研究就分別針對這兩(liang) 個(ge) 假說，發表了學術論文。

第九行星是原初黑洞？

達勒姆大學的雅各布·舒爾茨（Jakub Scholtz）和伊利諾伊大學的詹姆斯·昂溫（James Unwin）是原初黑洞理論的主要推動者。他們(men) 發表在《物理評論快報》上的論文指出，假如包含第九行星在內(nei) 的數個(ge) 假想天體(ti) 存在，那麽(me) TNO的反常軌道和為(wei) 期5年的光學引力透鏡實驗（OGLE）觀測到的額外的微引力透鏡現象都可以得到解釋。而這些假想天體(ti) 極有可能是數個(ge) 原初黑洞。

“我們(men) 的靈感來自於(yu) 詹姆斯和妻子勞拉參觀芝加哥天文館時觀看的一部關(guan) 於(yu) 第九行星的紀錄短片，”舒爾茨在接受采訪時說，“詹姆斯一下子就被吸引了，他第二天就給我打電話，那之後我們(men) 開始想辦法弄清海王星外是否還有類行星的天體(ti) 。我們(men) 嚐試了各種有趣的假設：玻色星，超致密的暗物質光環，原初黑洞，等等。”

就在他們(men) 著手研究第九行星的幾個(ge) 月後，另一支來自東(dong) 京大學的研究團隊重新分析了OGLE實驗的數據。他們(men) 的初步推算認為(wei) ，可能存在的原初黑洞的質量，與(yu) 此前天文學家預測的第九行星極為(wei) 接近。舒爾茨和昂溫得知這個(ge) 消息後，便開始具體(ti) 考慮第九行星是原初黑洞的可能性。

“我們(men) 意識到，如果第九行星真的是原初黑洞的話，那麽(me) 我們(men) 就可以通過環繞它的暗物質暈來觀測它，而後者會(hui) 釋放X射線和伽馬射線。這樣我們(men) 就將所有碎片成功地拚在了一起，”舒爾茨解釋道，“從(cong) 某種意義(yi) 上說，我們(men) 這次的研究其實是想告訴大家，黑洞圍著太陽轉這個(ge) 想法其實並沒有聽起來那麽(me) 荒唐，而我們(men) 應該對此投入更多關(guan) 注。”

此前已經有不少科學家嚐試用第九行星來解釋TNO的反常軌道，其中就包括一支由加州理工學院的邁克爾·布朗（Michael Brown）和康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）領導的團隊。而上文提到的東(dong) 京大學團隊，則率先使用OGLE觀測到的微引力透鏡現象來說明原初黑洞的存在。

最終，舒爾茨和昂溫將兩(liang) 個(ge) 假說整合在一起。他們(men) 指出，長期以來理論中的第九行星，正是東(dong) 京大學團隊發現的諸多原初黑洞中的一個(ge) 。此前的一個(ge) 理論認為(wei) ，第九行星是通過所謂的“捕捉自由行星”（即自由行星受到太陽引力，繞太陽旋轉，成為(wei) 第九行星）的過程慢慢形成的，而這也可以變為(wei) 捕捉黑洞。

“我認為(wei) ，我們(men) 的研究得到了兩(liang) 個(ge) 重要的結果，”舒爾茨說，“其一，我們(men) 成功地啟發了其他科學家。他們(men) 本來對這種猜想持懷疑態度（科學家麵對新事物就該如此），而在我們(men) 的影響下，他們(men) 提出了更多有趣的想法。例如，愛德華·威滕（Edward Witten）建議我們(men) 基於(yu) 攝星計劃，使用小型太空探測器來尋找第九行星；而亞(ya) 伯拉罕·洛布（Abraham Loeb）等人則指出，這麽(me) 一大群原初黑洞在它們(men) 的運行軌道上有可能碰到別的物體(ti) ，這將產(chan) 生閃爍。”

舒爾茨和昂溫的論文為(wei) 了解釋第九行星（目前暫時繼續管它叫行星）的本質引入了新的假設，這些假設還有待進一步的研究和驗證。此外，兩(liang) 位研究人員已經開始密切關(guan) 注太空中移動的伽馬射線及X射線源。盡管此前已經積累了大量的可用數據，但這項工作一直以來都被人們(men) 忽視了。

“我們(men) 未來的研究將著重檢查已有的數據，從(cong) 中尋找太空中移動光源的證據（也可能什麽(me) 都沒有），”舒爾茨說，“我們(men) 目前使用的方法非常值得期待，隻要我們(men) 一年之內(nei) 能用費米廣域空間望遠鏡檢測到大約10個(ge) 源光子，我們(men) 就能找到移動的光源。”

第二個(ge) 太陽？

在一項發表於(yu) 《天體(ti) 物理學雜誌通訊》的研究中，哈佛大學的天文學家亞(ya) 伯拉罕·洛布與(yu) 本科生阿米爾·希拉吉（Amir Siraj）提出了另一種解釋：外太陽係中可能曾經有一顆太陽的伴星，並且在這一區域或許還隱藏了很多未被發現的矮行星。

這個(ge) 理論聽上去十分激進，但在一些天文學家看來其實並不意外。論文作者希拉吉表示：“絕大多數類日恒星在形成之初都是雙星係統中的一員。”

恒星最初誕生於(yu) 太空中由氣體(ti) 和塵埃組成的星團中，按照這個(ge) 理論，太陽在星團階段曾由一顆質量相近的伴星，隨後，“一顆路過的恒星通過其引力作用，將‘第二個(ge) 太陽’移走了。”洛布表示。太陽係曾經的第二顆恒星現在在哪呢？很遺憾，我們(men) 已經無法進行追蹤了，它可能位於(yu) 銀河係的任何位置。

不過我們(men) 可以推測的是，如果這顆恒星的確曾經處於(yu) 外太陽係的某個(ge) 位置，那麽(me) 第九行星的存在就能得到解釋，並且這也意味著隱藏在外太陽係中的行星很可能不止一顆。

除了解釋第九行星，支持“第二個(ge) 太陽”理論的另一個(ge) 依據在於(yu) 奧爾特雲(yun) 。

奧爾特雲(yun) 理論上在太陽係中的位置（圖片來源：NASA / JPL-Caltech）

奧爾特雲(yun) 是一個(ge) 由理論預言的雲(yun) 團結構，它由冰質星子組成，包圍著太陽係。科學家認為(wei) ，其物質組成是形成太陽係的殘餘(yu) 物質。同樣，要解釋奧爾特雲(yun) 為(wei) 什麽(me) 會(hui) 出現在太陽引力相對薄弱的地方，雙星係統是一個(ge) 可行的理論。

“雙星係統捕獲周圍物質的效率比單獨的恒星更高，”洛布說，“如果奧爾特雲(yun) 的觀測結果如此前的預期，這可能意味著太陽在離開誕生的星團之前，曾有一個(ge) 質量相近的伴星。”

這一點十分重要，因為(wei) 奧爾特雲(yun) 中的天體(ti) ，例如彗星，可能為(wei) 地球帶來了水。“奧爾特雲(yun) 外層的天體(ti) 在地球演化過程中可能扮演者重要角色，它們(men) 可能為(wei) 地球帶來了水，也可能直接導致恐龍的滅絕。”希拉吉說。

如何驗證這個(ge) 理論？線索可能就在薇拉·C·魯賓天文台的大型綜合巡天計劃（LSST）中。薇拉·C·魯賓天文台位於(yu) 智利智利帕瓊山的山頂，這裏稀薄的空氣為(wei) 天文觀測提供了良好的條件。LSST計劃將於(yu) 明年開始正式觀測，並將在此後10年內(nei) 為(wei) 南天的每一片區拍攝深度多彩照片，每張照片覆蓋的麵積相當於(yu) 月球表麵積的40倍。如果有矮行星藏身於(yu) 外太陽係，LSST將有能力觀測到它們(men) ，甚至是第九行星自身。

因此研究人員相信，很快，LSST的觀測結果將證實或證偽(wei) 關(guan) 於(yu) 第九行星的假說。

參考鏈接：

https://phys.org/news/2020-08-planet-primordial-black-hole.html

https://www.forbes.com/sites/jamiecartereurope/2020/08/18/was-our-sun-a-twin-if-so-then-planet-9-could-be-one-of-many-hidden-planets-in-our-solar-system/#1a2733cf585a

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