[新闻资讯]-如果第九颗行星真的存在,为什么没人见过呢?-七玩网

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2021年2月23日12:13:23
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据国外媒体报道,我国太阳系外缘出现了一些奇怪的现象。似乎一个质量是地球十倍的物体正在把其他物体拉向自己。这也是行星吗?人们一直在探索这个谜。

其中一个是帕西瓦尔·洛威尔。洛厄尔生活在19世纪,是一位旅行作家和商人。洛厄尔很富有。他一年四季留着小胡子,常穿三件套西装。在读了一本关于火星的书之后,洛威尔决定投身天文学。在接下来的几十年里,他提出了很多疯狂的说法。

首先,他相信在火星上有“人”——火星人,他认为他已经找到了他们(不是真的)。其他人记录了火星表面奇怪的斑驳线条,所以洛威尔认为这些线条实际上是运河,是濒危火星人从极地冰原取水的最后努力。为了更好地观察火星,他自费建造了一座完整的天文台。事实证明,这些“运河”是视觉错觉。通过低质量的望远镜,火星上的山脉和陨石坑变得模糊不清,看起来像运河。

洛威尔还认为金星有辐条。在他的笔记中,他描绘了这些从金星中心延伸的蜘蛛状线条(这也是错误的)。尽管他的助手们努力寻找台词,但似乎洛威尔是唯一一个能看到魔术细节的人。如今,人们普遍认为,这些线条其实是他用望远镜观察金星时,自己眼睛虹膜产生的阴影。

但最重要的是,洛厄尔决心找到我们太阳系中的第九颗行星,即假设的“行星X”。在洛威尔时代,行星X被认为导致了天王星和海王星(太阳系中已知最远的行星)的轨道变得不寻常。在他生命的最后十年里,洛厄尔从未放弃对这颗神秘星球的探索,但未能如愿。在几次精神崩溃之后,洛威尔遗憾地去世了,享年61岁。

但他不知道的是,2021年,人们将再次踏上寻找X星的征程,但这个“X星”并不是那个“X星”。

错误的线索

对X星的搜寻并没有因为洛威尔的死而停止。他在遗嘱中为未竟的事业预留了一百万美元。尽管中间有一些插曲——与洛威尔遗孀的法庭之争——他的天文台仍在继续寻找X星。

仅仅14年后的1930年2月18日,一位年轻的天文学家在两张天空照片中发现了一个小点。这是一个迷你行星。后来,年轻的天文学家把它命名为冥王星。从前,人们相信这颗行星就是神秘的X星。

2006年,冥王星被降级为矮行星,为新的第九颗行星腾出空间。

不幸的是,它不是行星X。很快,科学家发现冥王星不是行星X的洛厄尔正在寻找。它不足以使海王星和天王星偏离它们原来的轨道。冥王星不小心闯入了这个区域。

1989年,对X星的搜寻遭到致命打击。当时,旅行者2号飞船飞越海王星,发现这颗行星比你原先想象的要轻。根据这一发现,美国宇航局的一位科学家最终计算出,外太阳系中行星的轨道一直是正常的。洛威尔对X星的搜寻似乎注定要失败。

然而,正如旅行者2号的发现结束了神秘行星的想法,行星X的“复活”的基础正在悄然累积。

旅行者2号的另一个重大发现是柯伊伯带的存在。这个由冰冻物体组成的宇宙甜甜圈延伸到海王星的轨道之外,是太阳系中最大的特征之一。柯伊伯带非常大。据信,它包含数千个直径超过100公里的天体和多达一万亿颗彗星。

科学家们立刻意识到冥王星不太可能是太阳系外缘唯一的大型天体。他们开始怀疑冥王星是不是真的行星。然后科学家们发现了塞德纳(约冥王星大小的40%)、创世记(约冥王星大小的一半)和雷丁(几乎与冥王星大小相同)。毫无疑问,天文学家需要一个新的名称来定义这些天体。

2006年,国际天文学联合会投票决定将冥王星降级,并将其与其他新发现的天体一起归类为矮行星。加州理工学院行星天文学教授迈克尔·布朗带领团队发现火星,他称自己是“杀死冥王星的人”。从那时起,太阳系中第九颗行星的数量再次出现空缺。

不可预知的特征

同时,这些天体的发现揭示了寻找隐藏行星的重要新线索。

结果发现塞德纳的轨道和我们预期的有点不同。预计在柯伊伯带将有一个围绕太阳的椭圆轨道。然而,这颗矮行星的路径有点不寻常。它在近日点距离太阳76个天文单位(约110亿公里),在远日点距离太阳900多个天文单位(约1350亿公里)。塞德纳的轨道非常曲折,其周期长达11000年。换言之,上次塞德纳迁到现在的位置,人类才刚刚开始发展农业。

罗威尔在亚利桑那州弗拉格斯塔夫建造了一个天文台,以观察火星文明。最终,这个天文台发现了冥王星。洛厄尔在亚利桑那州的弗拉格斯塔夫建造了一座天文台,用来观察火星文明。最后,天文台发现了冥王星。

所有这一切似乎都表明,有一种神秘的力量将塞德娜从自己的轨道上拖走。

这就为我们的太阳系引入了一个新的假想成员,但它与前一个不一样。2016年,废除冥王星“行星”地位的迈克尔·布朗和他的同事、加州理工学院行星科学教授康斯坦丁·贝特金(Constantine betkin)发表了一篇关于一颗质量约为地球5至10倍的大质量行星的论文。

他们得出这个观点是因为他们发现塞德纳并不是唯一一个轨道异常的天体。还有六个天体的轨道偏离同一方向。当然,还有其他线索,比如这些天体的旋转轴也在同一方向上有轻微倾斜。Brown和Betty King计算出,所有六个天体受同一方向引力影响且倾角相同的概率只有0.007%。

“我们认为,‘这很有趣——怎么可能呢?’贝特金说,这很神奇,因为如果这只是与行星引力相互作用的结果,那么只要时间足够长,这种集中就会消失。”

在这方面,布朗和贝蒂金认为,第九颗行星可能在我们太阳系的外缘留下了神秘的痕迹,它的引力扭曲了周围天体的轨道。几年后,具有偏心轨道模式和倾角的天体数量仍在增加。”我们现在已经观测到19个这样的天体。”

虽然到目前为止还没有人见过这颗假想的行星,但我们可以推断出很多关于它的信息。像柯伊伯带以外的许多其他天体一样,第九颗行星的轨道将非常扭曲。远地点和近日点之间的距离预计是近日点的两倍,即600个天文单位(900亿公里)和300个天文单位(450亿公里)。科学家们还大胆猜测了这颗新行星的外观,这颗行星可能类似于天王星或海王星,在其固体核心外包裹着厚厚的冰层。

现在我们必须回答一个棘手的问题:第九颗行星可能来自哪里?到目前为止,有三种流行观点。第一,第九颗行星目前的藏身地是它的诞生地。但贝特金认为不太可能。如果是这样的话,早期的太阳系将不得不延伸到如此遥远的地方。

另一些人怀疑第九颗行星实际上是外星人的赝品,很久以前,当太阳还在它诞生的星团中时,它就从其他恒星那里偷来了。”这也站不住脚,因为下次我们见面,其他明星很可能会把赝品拿回来。”。所以从统计上看,这种模式存在问题。”

海王星目前是我们太阳系中已知最遥远的行星,但柯伊伯带之外可能还藏着另一颗行星。海王星是目前已知的太阳系中最遥远的行星,但在柯伊伯带外可能还有另一颗行星。

最后一点是贝特金最喜欢的,尽管他承认这“可能不完全可靠”。在这个假设中,第九颗行星诞生时离太阳非常近,当时太阳系还处于早期阶段,太阳系中的行星刚刚从周围的气体和尘埃中开始成形。”贝特金说:“它可能是在大行星最初诞生的区域周围,逐渐被木星或土星推开,然后经过的恒星改变了轨道。”

没人知道该躲在哪里

当然,所有这些猜测都指向一个更直观的问题:如果第九颗行星真的存在,为什么从来没有人发现它?

他说:“只有当迈克和我通过望远镜寻找时,我才真正明白找到第九颗行星有多难。”。搜索如此困难,因为大多数天文学研究都不是在寻找特定的东西。”

例如,天文学家通常寻找一类物体,比如特定类型的行星。即使这类物体非常罕见,但只要你搜索范围足够广,总会找到一些线索。但寻找一个特定的物体——例如第九颗行星——则完全是另一回事。”在整个天空中,只有在那一小部分天空中,我们才能找到我们的目标,”贝特金说,贝特金还说,预定合适望远镜的时间也是一个因素。

“目前,唯一可以用来寻找第九颗行星的设备是昴宿星团望远镜,”他说,昴宿星团望远镜的主镜直径为8.2米,位于夏威夷休眠火山毛纳基山的顶部。这架望远镜能捕捉到远处物体发出的微弱光线。这使得昴宿星团望远镜非常适合搜寻第九颗行星,因为这颗神秘的行星离太阳太远,反射阳光的可能性非常低。

“我们只有一个设备可以使用,但我们一年只能使用这架望远镜三个晚上,”他上周说,贝蒂金刚“主导”了望远镜三个晚上的使用不过,好消息是,威拉·鲁宾天文台将在几年后投入使用。”。届时,他们可能有机会找到第九颗行星。”智利维拉鲁宾天文台是正在建设中的新一代广域巡天望远镜。它可以每隔几夜系统地观测夜空——用整个视野来研究夜空中的天体。

一个有趣的选择

然而,有一个几乎难以置信的特例。在这种情况下,我们可能永远找不到所谓的第九颗行星。也许它不是行星,而是黑洞。

夏威夷的昴星团望远镜在搜寻第九行星的过程中,已经找到了太阳系中已知最遥远的天体,绰号“Farfarout”。在搜寻第九颗行星的过程中,夏威夷的昴宿星团望远镜发现了太阳系中已知的最遥远的天体,绰号为“farout”。

芝加哥伊利诺伊大学安文分校物理学教授詹姆斯·安温和都灵大学博士后雅库博·舒尔茨开创了黑洞假说的先河,他说:“所有证明存在这样一个物体的证据都与引力有关。”。他说,虽然我们都知道行星可以施加强大的引力,“但还有其他天体也可以施加引力。”。

第九颗行星的其他合理替代物包括一小块超致密暗物质云或初级黑洞。鉴于黑洞是宇宙中密度最大的天体之一,安文解释说,初级黑洞完全有可能扭曲外太阳系中遥远天体的轨道。

最常见的黑洞包括质量至少为3个太阳质量的“恒星”黑洞和质量可以达到数百万或数十亿太阳质量的“超大质量”黑洞。”“恒星”黑洞是由垂死的恒星坍缩而生,而超大质量黑洞则要神秘得多——它们可能从星团爆炸开始,然后通过吞噬周围所有物质(包括其他黑洞等)而逐渐积累越来越多的质量。

初级黑洞是不同的。虽然从未被观察到,但人们普遍认为这些原始黑洞起源于大爆炸后第一秒形成的能量和物质的热汤。在这种能量不均匀的环境中,宇宙的某些部分密度更大,然后被压缩成与行星质量相同但体积更小的物体。

安文指出,隐藏的物体是由恒星演化而来的黑洞的可能性几乎为零,因为这样的黑洞也有很强的引力。即使是最小的恒星黑洞的质量也是太阳的三倍。所以,如果它是一个恒星黑洞,它几乎相当于三个额外的太阳干扰了我们太阳系的行星。简言之,如果是这样的话,我们会在很长一段时间内观察到异常现象。

虽然恒星黑洞的可能性为零,但也有可能是初级黑洞,因为初级黑洞的质量要小得多。”因为这些黑洞诞生于宇宙之初,形成它们的高密度区域可能非常小,”舒尔茨说。因此,这个黑洞的质量实际上是有限的,比恒星的质量小得多。原始黑洞的质量甚至可能只有几磅,和岩石的质量差不多。”这更符合人们对第九颗行星质量的猜测——大约十个地球。

未被发现的大质量行星未发现的大质量行星施加的引力或许可以解释矮行星赛德娜的不寻常轨道。所施加的重力可以解释矮行星塞德纳的异常轨道。

那么这个黑洞是什么样子的?我们应该担心吗?它比发现新行星更令人兴奋吗?

首先,即使是原始黑洞的密度也足以捕捉任何光线。它们是黑洞最真实的形式。这意味着任何现有的望远镜都无法观测到这样的黑洞。如果你观察一个原始黑洞,它存在的唯一痕迹将是一片空白——星夜中的一片小小的空白。

现在真的很棘手。尽管黑洞的质量可能接近假设中的第九颗行星的质量——地球质量的十倍,但它可能只有一颗橙色的大小。要在浩瀚的宇宙中找到一个橘子,我们必须找到另一种方法。

到目前为止,研究人员的建议包括寻找落入原始黑洞的物体发出的伽马射线,或者发射数百艘微型宇宙飞船——如果我们有幸足够接近黑洞,它们将受到引力吸引,并产生可检测的加速度。

由于神秘的引力来自太阳系边缘最远的地方,探测器必须通过地面激光阵列发射,这样可以使探测器的速度达到光速的20%。如果它们飞得稍微慢一点,它们可能需要几百年才能到达它们的潜在目的地。这样的实验,无疑需要几代人的努力。

碰巧的是,另一项雄心勃勃的任务已经在开发这些未来的宇宙飞船。这一突破性的星光计划旨在将航天器送入4.37光年外的南门星系。

安文说,如果我们发现了一个隐藏的黑洞而不是一个冰冻的巨行星,我们就不必惊慌失措我们的星系中心有一个超大质量黑洞,”他解释说。但我们永远不必担心太阳系被吸进黑洞,因为我们正处在黑洞周围的稳定轨道上。”因此,即使初级黑洞吞噬了它附近的一切,我们的地球也不在其中,其他太阳系内行星也不在其中。这些行星甚至没有机会接近黑洞。

“它不像吸尘器,”安文说,他解释说,对我们地球人来说,太阳系中一个未被发现的黑洞和一个隐藏的行星没有区别。

然而,虽然恒星黑洞和原生黑洞在性质上几乎相同,但原生黑洞从未被发现或研究过,大小的差异可能会导致一些奇怪的现象。”我认为小黑洞比大黑洞更有趣,”舒尔茨说

2019年,事件视界望远镜(EHT)捕捉到M87星系中心的超大质量黑洞阴影图像。 2019年,事件视界望远镜(EHT)拍摄到M87星系中心超大质量黑洞的阴影图像。

一个例子是非常生动的意大利面过程。宇航员旅行到事件视界的边缘经常被用来解释这个过程。进入视界的物质——甚至光——都无法逃逸。宇航员靠近这个边缘,首先进入它。尽管她从头到脚可能有一米多,但宇航员身上的重力差异会把她拉进一条又细又长的意大利面。

有趣的是,黑洞越小,意大利面效应越显著。舒尔茨解释说,关键是相对距离。如果你身高两米,然后跌入距原黑洞中心仅一米的视界,你头和脚的位置差将大于黑洞直径。在这一点上,你所承受的拉伸力远远大于你落入一个巨大恒星黑洞的视界时所承受的拉伸力。

舒尔茨补充说:“小黑洞很奇怪,因此更有趣。”科学家们通过望远镜观察到了意大利面。当一颗恒星非常接近一个距离地球2.15亿光年的恒星黑洞时,恒星就会被撕裂。但是,如果我们的太阳系中有一个初级黑洞,天体物理学家将有一个极好的机会在近距离研究意大利面条的行为和其他现象。

那么,贝蒂·金对人们寻找已久的第九颗行星实际上可能是一个黑洞这一事实有什么看法?”这是一个非常有创意的想法,我们无法定义这个物体的性质,”伯特金说。我想这更像是我作为行星科学教授的偏见。然而,行星理论似乎更为普遍……”

安文和舒尔茨坚持原来的黑洞理论,并希望以此为基础进行实验,而贝蒂·金仍在努力寻找一颗巨大的行星。他的理由是,在整个星系中,质量相当于第九颗行星的天体是最常见的。

他说:“与此同时,围绕这些恒星运行的系外行星大多在这个奇怪的范围内,比地球大,但比海王星和天王星小得多,”如果科学家真的能找到这颗隐藏的行星,他们将有机会研究银河系其他类似的行星。

当然,只有时间知道人们这次是否会成功。但贝特金认为,他们的职业生涯有着根本的不同。”所有这些假设,无论是他们想要解释的数据,还是他们用来解释的机制,都非常不同。”

但不管怎样,我们对神秘的第九颗行星的探索改变了我们对太阳系的理解。在谜团解开之前,我们可能会遇到更多的新事物。(林军)

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