太陽系有八大經(jīng)典行星，從高速運轉(zhuǎn)的水星到遙遠的海王星。還有許多矮行星，如冥王星和谷神星。在我們繼續(xù)尋找更多矮行星的同時，也有一些跡象表明，另一顆大型行星可能潛伏在海王星之外。
這顆第九大行星被認為是一個“超級地球”，質(zhì)量大約是我們星球的五倍，尺寸相當于地球的兩倍。但是盡管對這顆行星進行了幾次搜索，它仍然沒有被發(fā)現(xiàn)。
也許我們沒有發(fā)現(xiàn)第九大行星，是因為它不存在。這顆行星存在的證據(jù)不是很充分。它源于對太陽系外圍小天體軌道的統(tǒng)計分析。該理論認為，第九大行星的引力使其軌道的方向聚集在一起。但正如其他人指出的，觀察到的集群可能是由于其它影響。
如果第九大行星確實存在，那么我們還沒有發(fā)現(xiàn)它就有點奇怪了。幾次天空觀測都很敏感，足以觀測到這樣大小的行星。這顆行星可能比我們預期的要遠，或者反照率要低，但是觀測結(jié)果開始排除了其中的一些可能性。
然而，還有一個更為激進的觀點。如果第九顆行星因為不是行星而沒有被觀測到呢？如果它是一個原始黑洞呢？
原始黑洞是大爆炸早期形成的假想物體。如果它們存在，它們的質(zhì)量將相當于一顆行星，而不是一顆恒星。如果第九大行星是一個原始的黑洞，那么它的大小差不多是一個蘋果。這將使它太小太暗，我們目前的望遠鏡無法觀測到。然而，由于它仍然會通過引力作用吸引附近的物體，可能會有其它方法來找到它。
一種方法是向預期的大致方向發(fā)射一系列微型太空探測器。在一篇新論文中，愛德華·威滕(Edward Witten)認為，質(zhì)量約100克的航天器可以通過編程傳輸定時信號。如果它們中的任何一個進入黑洞的范圍，信號就會被它的引力放大。
這種方法的缺點是，航天器需要以原子鐘的精度對信號進行計時，而目前還沒有小到可以安裝在100克探測器上的原子鐘。另一個研究小組提出了另一種方案，即探測器發(fā)送一個簡單的信號，然后用高分辨率的射電望遠鏡測量它們軌道的變化。但第三個研究小組認為，太陽風等效應會壓倒任何引力效應。
所有這些都是相當瘋狂的猜測。如果有一顆行星潛伏在我們太陽系的邊緣，它幾乎肯定不是一個黑洞，這意味著它最終會被觀測到。但是有時候在科學領(lǐng)域，你需要在找到正確的想法之前排除那些瘋狂的想法。
原始黑洞比想象中離我們更近？
去年9月發(fā)表在arXiv預印本服務器上的一項研究表明，神秘且尚未被發(fā)現(xiàn)的第九大行星可能是一個原始黑洞。
原始黑洞是大爆炸后不久出現(xiàn)的古老且相對較小的黑洞。它們被認為是宇宙早期密度波動的結(jié)果。人們認為質(zhì)量最小的原始黑洞可能已經(jīng)蒸發(fā)了。然而，那些質(zhì)量更大的物質(zhì)可能仍然存在，在目前的時代消失了——即使它們從未被直接觀測到。
杜倫大學的天文學家雅各布·肖爾茨和伊利諾斯大學芝加哥分校的詹姆斯·安文認為原始黑洞可能比我們想象的離我們更近。在論文中，他們思考了這樣一種可能性，即難以捉摸的第九大行星理論上是在300至1000個天文單位的距離上圍繞太陽運行的，它可能是一個如此古老而致密的黑洞。
為了解釋他們這一有趣的假設(shè)，研究人員集中研究了兩個類似質(zhì)量的未解引力異常：海王星外天體(TNOs)的異常軌道和微透鏡事件中的過量現(xiàn)象。有趣的是，這兩個事件都是由質(zhì)量估計在0.5到20個地球之間的物體引起的。
TNO軌道的異常被認為是由外太陽系的一個新的引力源引起的。雖然人們普遍認為這一來源可能是一個自由漂浮的星球，肖爾茨和安文認為，PBH的設(shè)想并不是不合理的，應該加以考慮。
天文學家在論文中寫道:“捕獲一顆自由漂浮的行星是對第九大行星起源的主要解釋，我們證明捕獲一顆PBH的概率是相當?shù)?。?/p>
然而，這一理論可能很難得到證實，因為這樣一個假設(shè)的原始黑洞，其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的5倍，半徑約為5厘米，其霍金溫度約為0.004 K，比宇宙微波背景輻射(CMB)還要冷。因此，一個典型的粒子拋射黑洞的輻射功率是非常小的，這使得它很難被探測到。
為了克服這一障礙，論文的作者們建議尋找PBH周圍暗物質(zhì)微暈發(fā)出的湮滅信號。這樣的暗物質(zhì)暈，如果湮滅，被認為能夠提供一個強大的信號，可以通過觀察來識別。因此，天文學家建議專門尋找X射線、伽馬射線和其他高能宇宙射線中的移動源，這可能會為PBH假說提供更多的證據(jù)。
原文來源：
https://phys.org/news/2020-05-theorized-planet-primordial-black-hole.html
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