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。
达勒姆大学的雅各布·舒尔茨(Jakub Scholtz)和伊利诺伊大学的詹姆斯·昂温(James Unwin)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。
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(Amir Siraj)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。