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？
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”。
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(JakubScholtz)和伊利诺伊大学的詹姆斯·昂温(JamesUnwin)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(MichaelBrown)和康斯坦丁·巴蒂金(KonstantinBatygin)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(EdwardWitten)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(AbrahamLoeb)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。”
第二个太阳?
在一项发表于《天体物理学杂志通讯》的研究中，哈佛大学的天文学家亚伯拉罕·洛布与本科生阿米尔·希拉吉(AmirSiraj)提出了另一种解释：外太阳系中可能曾经有一颗太阳的伴星，并且在这一区域或许还隐藏了很多未被发现的矮行星。
这个理论听上去十分激进，但在一些天文学家看来其实并不意外。论文作者希拉吉表示：“绝大多数类日恒星在形成之初都是双星系统中的一员。”
恒星最初诞生于太空中由气体和尘埃组成的星团中，按照这个理论，太阳在星团阶段曾由一颗质量相近的伴星，随后，“一颗路过的恒星通过其引力作用，将‘第二个太阳’移走了。”洛布表示。太阳系曾经的第二颗恒星现在在哪呢?很遗憾，我们已经无法进行追踪了，它可能位于银河系的任何位置。
不过我们可以推测的是，如果这颗恒星的确曾经处于外太阳系的某个位置，那么第九行星的存在就能得到解释，并且这也意味着隐藏在外太阳系中的行星很可能不止一颗。
除了解释第九行星，支持“第二个太阳”理论的另一个依据在于奥尔特云。
奥尔特云理论上在太阳系中的位置(图片来源：NASA/JPL-Caltech)奥尔特云理论上在太阳系中的位置(图片来源：NASA/JPL-Caltech)
奥尔特云是一个由理论预言的云团结构，它由冰质星子组成，包围着太阳系。科学家认为，其物质组成是形成太阳系的残余物质。同样，要解释奥尔特云为什么会出现在太阳引力相对薄弱的地方，双星系统是一个可行的理论。
“双星系统捕获周围物质的效率比单独的恒星更高，”洛布说，“如果奥尔特云的观测结果如此前的预期，这可能意味着太阳在离开诞生的星团之前，曾有一个质量相近的伴星。”
这一点十分重要，因为奥尔特云中的天体，例如彗星，可能为地球带来了水。“奥尔特云外层的天体在地球演化过程中可能扮演者重要角色，它们可能为地球带来了水，也可能直接导致恐龙的灭绝。”希拉吉说。
如何验证这个理论?线索可能就在薇拉·C·鲁宾天文台的大型综合巡天计划(LSST)中。薇拉·C·鲁宾天文台位于智利智利帕琼山的山顶，这里稀薄的空气为天文观测提供了良好的条件。LSST计划将于明年开始正式观测，并将在此后10年内为南天的每一片区拍摄深度多彩照片，每张照片覆盖的面积相当于月球表面积的40倍。如果有矮行星藏身于外太阳系，LSST将有能力观测到它们，甚至是第九行星自身。
因此研究人员相信，很快，LSST的观测结果将证实或证伪关于第九行星的假说。
相关文章
-
首个研究而非寻找外星世界的项目：CHEOPS宇宙飞船
”通过装备一台单一照相机，CHEOPS将会仔细观察那些环绕恒星运转的已知系外行星。,2028年，ESA将发射大气遥感红外系外行星大调查卫星(ARIEL)。,”ARIEL研究团队成员、英国卡迪夫大学天文学家MattGriffin说，“但我们需要进入一个新时代，在这个时代，我们将开始描述和测量它们的详细属性。
2024-03-22 09:08 -
“宜居系外行星天文台”有望成NASA下一旗舰项目
尽管我们已发现许多系外行星，但迄今还没有一颗行星被确凿证明拥有生命宜居所不可或缺的元素，HabEx项目可谓恰逢其时。,另外3名“选手”分别是：大型紫外光学红外探测器(LUVOIR)、“起源”号太空望远镜和X射线天文台。,LUVOIR也将搜寻宜居系外行星，但其规模更大，集光能力是哈勃望远镜的40倍，耗资可能超100亿美元。
2024-03-22 09:03 -
未来十年将是人类发现地外行星的“黄金年”
新浪科技讯北京时间12月24日消息，据美国生活科学网站报道，未来我们还会发现多少颗类地行星?能够揭晓外星生命的真实面目吗?在距离地球50光年的太空区域分布着大约1560颗恒星以及数千颗行星，大约有1000颗系外行星是岩石体，主要成分与地球相似，甚至一些行星潜在孕育生命的条件。,探索系外行星的十年未来十年可能会被人们牢记，因此我们将通过多种望远镜勘测地球之外的神秘世界，预计到2025年TESS太空望
2024-03-22 09:03 -
诺奖得主维尔切克：19年的诺贝尔物理学奖意义深远
来源：环球科学撰文|弗兰克·维尔切克(FrankWilczek)翻译|胡风 梁丁当2019年的诺贝尔物理学奖颁给了詹姆斯·皮布尔斯(JamesPeebles)、米歇尔·马约尔(MichelMayor)和迪迪埃·奎洛兹(DidierQueloz)。,其中，皮布尔斯因对宇宙物理理论的贡献独享一半奖金，而马约尔和奎洛兹因为发现了绕着类日恒星运动的太阳系外行星而共享另一半奖金。,一般来说，当系统达到了热平
2024-03-22 08:58 -
TESS望远镜发现首颗宜居带中、大小与地球相仿行星
三颗中最靠内侧的是TOI700b，大小与地球差不多，每10个地球日便会完成一次公转。,科学家还希望借助其它仪器进一步了解该行星系，如通过测量TOI700d对宿主恒星的引力拖曳作用确定其质量等。,”恩格尔曼·苏伊沙指出，“这非常令人激动，因为无论这颗行星是什么模样，都会与地球上的景象截然不同。
2024-03-22 08:56 -
最新发现:两颗宜居"超级地球"和一颗"冷海王星"
科学家将该研究报告发表在近期出版的《天体物理学杂志增刊》上。,GJ229Ac位于双星系统之中，该双星系统包括一颗红矮星和一颗褐矮星(命名为GJ229B)，褐矮星是一种奇特的天体，比气体巨行星体积大，但其核心无法发生聚变反应，因此被命名为“不合格的恒星”。,这项最新发现将为下一代望远镜直接观测系外行星提供可能性，目标是研究环绕邻近恒星的行星是否存在生命。
2024-03-22 08:52 -
如果地球变成“超级地球”，是否还能依然宜居？
它监测了超过15万颗恒星，致力于寻找其他恒星系中与地球差不多大小的行星。,它们都是由岩石构成，比气态巨行星小得多，而且位于母恒星附近，大气相对稀薄。,至少对于我们所知道的生命来说是这样，这些因素都进一步降低了适居性。
2024-03-22 08:46 -
如果“行星杀手”小行星袭击地球，我们该怎么办？
当然，可能还有大量体积较小，但仍然大到足以毁灭整个城市的小行星尚未被发现。,该论文指出，最容易阻止一个物体撞击地球的时间，就是在它穿过某个“钥匙孔”之前。,如果发现一颗“行星杀手”小行星正朝某个“钥匙孔”飞来，那这些方案可以在短时间内做好准备。
2024-03-22 08:40 -
小行星碰撞地球导致恐龙灭绝却带来一片生机
但是依据近期发表在《科学》杂志上对全球气温的最新评估，大规模火山喷发似乎不太可能导致恐龙灭绝。,但是最新计算机模拟并不支持这个假设，该模型结果显示，在小行星碰撞地球之前，全球气温已经开始降温。,”英国布里斯托尔大学古微生物学家希瑟·伯奇(HeatherBirch)认为，在小行星碰撞地球之后，浮游生物的成分出现差异，这可能影响碳吸收。
2024-03-22 08:34 -
对于宜居系外行星，我们的认识有多少？
“这颗恒星极其安静，”芝加哥大学天文学研究生EmilyGilbert说，“我们利用TESS对它进行了长达11个月的观察，没有看见一点点耀斑。,”目前为止，科学家在这颗安静恒星的周围，已经发现了三颗行星，分别是TOI700b、TOI700c和TOI700d。,”科学家目前还不知道，这颗行星上是否有大气层，这也是判断可能存在生命的重要线索。
2024-03-22 08:30