太阳系里可能有一个黑洞,3年以后,我们或许就可以“看”到它

探索 2020-08-05 12:03:26 1 宇宙 英国 黑洞 地球

太阳系里可能有一个黑洞,3年以后,我们或许就可以“看”到它,具体是怎么回事呢?下面我们就来一起了解一下。

早在19世纪,天文学们就发现海王星的运行轨道存在着异常情况,它似乎受到了某个未知引力源的干扰,于是人们推测在海王星的轨道之外,还有一颗巨大的行星,并将其称为为“第9行星”(也称“X行星”)。


1930年,美国天文学家克莱德.威廉.汤博发现了冥王星,随后冥王星被列为太阳系的第9大行星,但是人们很快就意识到,冥王星根本就没有实力造成海王星的轨道异常,应该不是假想中的“第9行星”,也就是说,在冥王星的轨道之外,应该还有一颗巨大的行星。

1989年,“旅行者2号”探测器为人们揭晓了这个谜题的答案,原来海王星轨道异常的原因,其实只是因为它的实际质量比天文学家的计算值小了一些。看上去关于“第9行星”的研究至此就可以结束了,但事实却并非如此。

在进入21世纪后,科学家在柯伊伯带陆续发现了多个表现怪异的天体,下图显示了6个典型的例子,我们可以看到,这6个柯伊伯带天体的近日点都不约而同地指向同一个方向,这就意味着,它们受到了一个强引力源的影响。


2016年,一个由加州理工学院的天文学家迈克.布朗领导的研究团队提出,太阳系中的“第9行星”很可能真的存在,正是它造成了柯伊伯带的这些天体表现得如此怪异。在此之后,寻找“第9行星”再一次成为了天文学界的热点,根据观测数据,科学家推测这颗行星的质量为地球质量的5至20倍,其运行轨道距离太阳200至800个天文单位(如下图虚线所示)。


需要指出的是,以人类现在的巡天观测能力,如果在太阳系的这个范围内真有这么一颗巨大的行星存在的话,那么它肯定是会被观测到的,但事实却是,不管科学家怎么努力,都没有发现假想中的“第9行星”。明明我们能观测到一个天体的引力效应,但偏偏又什么都看不到,这是为什么呢?

为了解释这个令人费解的现象,美国伊利诺斯大学的詹姆斯.恩温和英国杜伦大学的雅各布.舒尔茨在2019年提出了一个大胆的假设——太阳系里可能有一个黑洞,具体点讲就是,这颗神秘的“第9行星”,可能是太阳系中的一个黑洞,根据他们的计算,这个黑洞的半径只有5厘米。


看到这里可能有人会提出疑问了,宇宙中怎么可能会存在半径只有5厘米这么小的黑洞呢?其实这是有可能的,这种黑洞被称为“原初黑洞”,它们是宇宙诞生之初的产物,我们可以将其简单地理解为,在宇宙大爆炸时,一些致密的物质团并没有被“炸开”,它们直接就形成了黑洞。


这些“原初黑洞”有大的小,大的可以比太阳还要大很多倍,而小的则可能只有几厘米甚至更小的半径,当然了,由于“霍金辐射”的存在,那些体积很小的微型黑洞会在漫长的时间中蒸发殆尽,也就是说,对于这个太阳系里可能存在的黑洞来说,它诞生时的体积会更大一些。

可以看到,这个黑洞的假设可以很好地解释科学家在研究“第9行星”时所面临的困境,但问题是如果太阳系里真的存在一个半径只有5厘米的黑洞,我们怎么才可以“看”到它呢?


上图为2019年4月10日公布的人类获取的首张黑洞照片,这在当时引起了很大的轰动,但值得注意的是,其实我们并没有“看”到这个黑洞的真实模样,这张照片所显示的只是其事件视界之外的物质情况,即这个黑洞吞噬附近的物质时向外释放出强烈辐射,包括伽马射线、X射线、可见光、红外线等等。

同样的道理,如果神秘的“第9行星”,真的是太阳系中的一个黑洞的话,那么当它在吞噬星际物质时,也可能会对外释放出强烈的辐射,虽然这个黑洞的半径只有5厘米,但是因为它离我们非常近(几百个天文单位在宇宙尺度上几乎可以忽略不计),所以如果我们拥有足够强的观测设备的话,就可以“看”到它。

科学家认为,即将投入使用的“大型综合巡天望远镜”(Large Synoptic Survey Telescope,简称LSST)就拥有这样的实力,据悉该望远镜的像素高达32亿,拥有迄今为止世界上最强大的聚光能力,它能够敏锐地检测到天空中在短时间内曝光的微小物体,并且其独特的视野能让它在每天晚上拍摄到800幅全景图像,平均每星期就可以覆盖天空两次。


(正在建设中的LSST)

按照计划,“大型综合巡天望远镜”将于2022年投入试运行,目前已有研究人员已把检测这个太阳系中可能存在的黑洞列入相关计划之中,科学家估计,以“大型综合巡天望远镜”的强大实力,大概只需要一年的时间就可以获得初步的结果。也就是说,如果太阳系里真的有一个黑洞的话,那么3年以后,我们或许就可以“看”到它。


顺便讲一下,黑洞的可怕之处源于它强大的引力,但我们都知道,引力会随着距离的增加而大幅减弱,对于一个半径只有5厘米的黑洞而言,它的“势力范围”是非常小的,只要离它稍微远一点,它就没有任何威胁,而我们地球距离它有几百个天文单位,因此我们根本就不必为此担心。

事实上,太阳系里空间比想象中的要空旷得多,这个黑洞(如果存在的话)根本就吸收不到足够物质来抵消由“霍金辐射”造成的质量损失,这就意味着,不出意外的话,它会在未来的时间里慢慢地蒸发殆尽。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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