太陽(yáng)系的第九大行星是否存在?科學(xué)家給出了答案
一群科學(xué)家認(rèn)為所謂的太陽(yáng)系第九大行星(并非冥王星,而是一個(gè)更大質(zhì)量的行星)是通過(guò)并不具備代表性的數(shù)據(jù)推測(cè)出來(lái)的,他們正在挑戰(zhàn)其存在的基礎(chǔ)。然而,那些認(rèn)為在太陽(yáng)系邊緣存在一個(gè)巨大天體的科學(xué)家仍在堅(jiān)持著自己的觀點(diǎn)。
長(zhǎng)期以來(lái)一直有一個(gè)觀點(diǎn),認(rèn)為存在一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),但卻幾乎無(wú)法得到太陽(yáng)光溫暖的遙遠(yuǎn)天體,很多科學(xué)家都在努力證實(shí)這個(gè)觀點(diǎn)。但是直到2016年天文學(xué)界才開(kāi)始認(rèn)真的對(duì)待這個(gè)觀點(diǎn)。加州理工學(xué)院的邁克?布朗教授致力于將冥王星排除在九大行星之外,而康斯坦丁?巴特金教授提供了證據(jù),證實(shí)六顆外海王星天體(位于海王星軌道外側(cè)的天體)的軌道聚攏在一起,就好像有一個(gè)物體在吸引著它們。這兩位教授估計(jì)那個(gè)物體的質(zhì)量是地球的5到10倍,由于它極其遙遠(yuǎn)導(dǎo)致我們現(xiàn)在才注意到。
外海王星天體示意圖
從那以后各種證據(jù)開(kāi)始讓人疑惑不解:一方面,對(duì)第九大行星的觀測(cè)一無(wú)所獲,另一方面,更多的外海王星天體被發(fā)現(xiàn),他們的軌道顯示出被第九顆行星吸引的同樣跡象。
然而,懷疑論者反駁說(shuō)我們僅在一個(gè)很小的區(qū)域?qū)ふ彝夂M跣翘祗w,因此我們發(fā)現(xiàn)的那些天體的軌道會(huì)很類(lèi)似,這并不稀奇。我們只能在它們運(yùn)行到最靠近太陽(yáng)的位置時(shí)才能看見(jiàn)它們,這在一開(kāi)始就導(dǎo)致了樣本的偏差,更何況對(duì)區(qū)域的搜索也不完全。布朗和巴特金教授嘗試在搜索外海王星天體過(guò)程中彌補(bǔ)這種偏差,但并非所有人相信他們成功的做了彌補(bǔ)。
因此密歇根大學(xué)的博士生凱文?納皮爾和一個(gè)多學(xué)科團(tuán)隊(duì)檢查了外海王星天體搜索研究過(guò)的一些區(qū)域,其中重點(diǎn)考慮的是曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)了14顆外海王星天體的三個(gè)項(xiàng)目。
在行星科學(xué)雜志上準(zhǔn)備發(fā)表的一篇論文中,納皮爾和另一位共同作者認(rèn)為,對(duì)于搜索外海王星天體而言,確定望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)區(qū)域方面有更多可做的事情(并且可以無(wú)障礙的觀測(cè)到更深遠(yuǎn)的范圍),這比研究遙遠(yuǎn)的引力影響要可靠得多。這些發(fā)現(xiàn)并不能完全排除第九顆行星,我們需要更多數(shù)量的外海王星天體來(lái)最終證實(shí)其是否存在。實(shí)際上,我們有一些發(fā)現(xiàn)可以用來(lái)解釋之前的一些觀點(diǎn),納皮爾據(jù)此認(rèn)為第九顆行星并不存在,而巴特金并不認(rèn)為這些發(fā)現(xiàn)能夠推翻其觀點(diǎn)。
納皮爾告訴科學(xué)雜志,這種星體的聚簇現(xiàn)象是由于我們觀測(cè)的位置和時(shí)間導(dǎo)致的后果,并不需要一個(gè)模型去進(jìn)行解釋。巴特金則不同意,他認(rèn)為納皮爾的工作并不能區(qū)分星體聚簇和隨機(jī)的外海王星分布情況。
如果納皮爾是對(duì)的,第九顆行星也并非解釋這種聚簇現(xiàn)象的唯一理論。一個(gè)行星質(zhì)量的黑洞設(shè)想也被提了出來(lái),雖然看上去很令人驚訝,但是這個(gè)理論解釋了為什么我們始終無(wú)法找到這顆行星。當(dāng)然,如果聚簇現(xiàn)象并不存在,那么這個(gè)理論也就不必要了。
找到足夠數(shù)量的外海王星天體來(lái)解決這個(gè)疑問(wèn),這正是建設(shè)魯賓天文臺(tái)的目的之一,它將在2023年建成并投入使用。我們只需要耐心等待其登場(chǎng)。
相關(guān)知識(shí)
黑洞(英語(yǔ):black hole)是時(shí)空展現(xiàn)出極端強(qiáng)的引力,以至于沒(méi)有粒子,甚至電磁輻射,像是光能逃逸的區(qū)域。廣義相對(duì)論預(yù)測(cè),足夠緊密的質(zhì)量可以扭曲時(shí)空,形成黑洞;不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱(chēng)為事件視界(英語(yǔ):event horizon)。雖然,事件視界對(duì)穿越它的物體的命運(yùn)和情況有巨大影響,但對(duì)該地區(qū)的觀測(cè)似乎未能探測(cè)到任何特征。在許多方面,黑洞就像一個(gè)理想的黑體,它不反光。此外,彎曲時(shí)空中的量子場(chǎng)論預(yù)測(cè),事件視界發(fā)出的霍金輻射,如同黑體的光譜一樣,可以用來(lái)測(cè)量與質(zhì)量反比的溫度。在恒星質(zhì)量的黑洞,這種溫度高達(dá)數(shù)十億K,因此基本上無(wú)法觀測(cè)。
最早在18世紀(jì),約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過(guò)引力場(chǎng)強(qiáng)大到光線都無(wú)法逃逸的物體。1916年,卡爾·史瓦西發(fā)現(xiàn)了廣義相對(duì)論第一個(gè)精確解(也就是史瓦西黑洞),然而大衛(wèi)·芬克爾斯坦在1958年才首次發(fā)表它做為一個(gè)無(wú)法逃脫空間區(qū)域的解釋。長(zhǎng)期以來(lái),黑洞一直被認(rèn)為僅僅來(lái)自數(shù)學(xué)上的好奇。在20世紀(jì)60年代,理論工作顯示這是廣義相對(duì)論的一般預(yù)測(cè)。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發(fā)現(xiàn)中子星,激發(fā)了人們引力坍縮形成的致密天體可能是天體物理中的實(shí)體的興趣。
預(yù)期恒星質(zhì)量的黑洞會(huì)在恒星的生命周期結(jié)束的坍塌時(shí)形成。黑洞形成后,它可以經(jīng)由吸收周邊的物質(zhì)來(lái)繼續(xù)生長(zhǎng)。通過(guò)吸收其它恒星并與其它黑洞合并,可能形成數(shù)百萬(wàn)太陽(yáng)質(zhì)量(M)的超大質(zhì)量黑洞。人們一致認(rèn)為,大多數(shù)星系的中心都存在著超大質(zhì)量黑洞。
BY: Stephen Luntz
FY: TelescopeX
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