行星X?为什么不是一个小黑洞呢?

2020-08-16 21:41:10

行星X有着悠久而传奇的不存在历史。大约130年来,天文学家一直在争论是否存在额外的一颗或多颗行星,以解释已知行星(主要是海王星和天王星)的轨道差异。后来,不一致的清单扩大到包括海王星以外的物体。但是,包括冥王星在内,所发现的X星候选行星都没有质量或位置能够解释观测结果。

原始黑洞现在被认为是最新的行星X(或行星9,自从冥王星被降级以来)。

行星X的起源始于海王星的发现。海王星不是偶然发现的:通过观测天王星轨道上的怪异现象来计算海王星的位置,随后发现了海王星。

那是一种可以玩不止一次的游戏。天文学家随后指出,天王星和海王星的轨道可以通过另一颗大行星的存在得到更好的解释。随后的观测发现了许多天体:冥王星和卡隆、塞德纳和厄里斯,仅举几例。这些遥远的天体都没有大到可以成为行星X的地步,但它们的一些轨道可能也暗示着需要一颗新的行星。

一些横跨海王星的天体有着非常奇怪的轨道。许多星团聚集在一起,具有高度椭圆形的轨道,还有一个子群,它的轨道远离行星所在的平面。这是不寻常的,因为重力的作用和形成行星的圆盘的性质通常使一切都保持在同一轨道平面附近。发现高度倾斜的轨道表明,有什么东西正在将物体拉回平面外。

一颗距离太阳足够远的大行星可以解释这些轨道。事实上,研究人员已经计算了一系列不同的行星质量和轨道,可以解释像塞德纳这样的物体的行为。

幸运的巧合是,所需的质量和距离对应于观测到的引力透镜异常-一种过量的事件,其中看不见的物体的引力影响扭曲了来自遥远恒星的光。也就是说,外面有质量,它是看不见的。这会是一颗新行星吗?

所以,似乎有质量,但它是从哪里来的呢?这颗行星距离太阳大约300-1000AU(作为参考,海王星的轨道只有30AU),那里几乎没有岩石或气体。简单地说,在那里不可能形成行星。一种可能性是,这颗行星在离太阳更近的地方形成,并通过与一个或多个气体巨星的相互作用而在那里乒乓作响。然而,要稳定在遥远的轨道上,需要一颗经过的恒星(或类似的东西),这似乎不太可能。剩下的选择是我们的太阳捕获了一颗自由游荡的行星。

但流浪者需要被驱逐出他们自己的太阳系,这意味着他们中的大多数人都在以合理的速度移动。因此,在要求的轨道上捕捉到这样一颗行星的机会很低,尽管不是不可能。

这篇新论文认为,如果我们观察的是小概率事件,为什么不是原始黑洞呢?原始黑洞可能是在大爆炸后不久形成的。而且,与由崩塌的恒星形成的黑洞不同,它们的质量可能从微小(10微克)到更高。这意味着应该有几个质量范围合适的。有多少还是个猜测的问题。

在这个想法的吸引下,研究人员开始滚动d20:他们将原始黑洞设置为一个任意的低数字,然后得出结论,捕获黑洞的可能性与捕获一颗徘徊的行星的可能性一样大。

如果行星X真的是黑洞,我们怎么知道呢?研究人员争辩说,暗物质湮灭是我们要寻找的东西。

没有人知道是否存在原始黑洞。没有人知道暗物质是否会湮灭,如果是这样的话,也不能确定它是否会以一种可以探测到的方式做到这一点-暗物质可能会自行湮灭,产生其他形式的暗物质,把我们,嗯,留在黑暗中。因此,除非另一个推测过程碰巧以正确的方式发生,否则不能直接检测到早期宇宙的推测产物。在这种情况下,就有可能确认原始黑洞是否是我们太阳系家族的一部分。

在这种猜测的背后是一个有趣的巧合:无法解释的引力透镜事件恰好是正确的质量和距离,可以解释一些非常奇怪的横跨海王星的物体的轨道。这种巧合让人感觉它迫切需要一个单一的解释,这也是研究人员试图做到的。这使得他们的纸牌房子变得有用。