我们太阳系的第九颗行星真的是一个原始黑洞吗?

2020-07-12 16:07:14

传统理论认为,第9号行星--我们太阳系外部假想的第9颗行星--只是一颗迄今未被探测到的行星,很可能在其46亿年的历史中被我们的太阳系捕获。

但哈佛大学天文学家现在提出了一种可能性,即行星9的轨道证据可能是长达数十年的暗物质之谜中缺失的一环的结果,即一个假想的原始黑洞(PBH),其视界大小不超过一个柚子,质量是地球的5到10倍。

在接受发表在《天体物理杂志快报》上的一篇论文中,合著者认为,观察到的极端跨海王星天体的聚集表明,某种巨大的超级地球类型的天体位于我们太阳系的外部边缘,可能多达800个天文单位(地-日距离)。

因此,两位作者提出,目前正在智利建造的一台独特的广域望远镜,将很快让他们对行星9可能确实是一颗PBH,而不仅仅是一颗普通行星的可能性设定新的限制。如果它们存在,这样的PBH将需要新的物理学,并在解开宇宙失踪质量或暗物质的谜团方面大有裨益。

哈佛大学系主任阿维·勒布(Avi Loeb)表示,我们的论文表明,如果行星9是一个黑洞,那么居住在太阳系郊区(奥尔特云中)的彗星就会撞击它。天文学教授和论文的合著者告诉我,然后它们将被其强大的引力潮摧毁,在吸积到黑洞的一秒钟内就会产生可见的耀斑,他说。

对于足够大的彗星,LSST的8.4米光学望远镜可以探测到这种耀斑。

该论文的第一作者、哈佛大学(Harvard University)本科生阿米尔·西拉吉(Amir Siraj)在一份声明中指出,这种想法是,一旦接近黑洞,小型彗体就会融化,因为来自星际介质的气体从背景中吸积到黑洞上的加热结果是融化的。阿米尔·西拉杰是该论文的第一作者,也是哈佛大学的本科生。

作者们计算出,他们将能够在LSST运行后的几个月内探测到第一次这样的吸积耀斑,目前LSST计划于2021年首次亮相。

Siraj告诉我,LSST的独特之处在于其每周大约两次以惊人的灵敏度测量整个天空的能力。他说:我们计算出,在LSST运行的光带附近,一个小天体在行星9黑洞上吸积产生的耀斑将是最亮的。由于9号行星的位置尚不清楚,Siraj指出,LSST如此迅速地观测天空,最大限度地增加了捕捉到耀斑的机会。

作者说,这种短暂的吸积耀斑将以每年至少几次的速度被探测到,距离大约105AU。他们预计能够在LSST运行的头两年内排除或确认行星9是原始黑洞。

仅凭它们在宇宙中的数量。作者估计,我们的太阳系可能在某种程度上有可能在亿万年内至少捕获过一次这样的原始黑洞。

勒布说,原始黑洞的形成肯定代表了新的物理学。他说,粒子物理和宇宙学的标准模型并没有预测到在早期宇宙中形成它们的过程。

如果行星9是一个原始黑洞,那么银河系内可能还有其他黑洞吗?

勒布说,如果它是一个黑洞,那么仅在银河系就应该有50万亿个这样的黑洞。

勒布说,使用LSST寻找这样的原始黑洞遗迹不会有任何损失。他说,在过去的40年里,实验室搜索暗物质耗费了数千万美元。

勒布说:“我们的论文建议使用LSST作为暗物质实验,免费搜索原始黑洞。”

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