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只有葡萄柚那麼大?遠古黑洞可能就藏在太陽系邊緣


  來源: 知社學術圈



  柯伊伯帶是太陽系最外圍的一個小行星帶,範圍從海王星軌道(30個天文單位)之外,一直延伸到距離太陽50多個天文單位的地方。這裡除了有人們最早發現的冥王星之外,天文學家還注意到一些奇怪的天體(KBO),它們有些聚成團簇,有些擁有極高離心率軌道,比如2012VP113、賽德娜等海王星外天體,軌道極度狹長,兩者的近日點都比太陽與海王星距離的2倍還要遠,和其他天體相比太不尋常,換句話說,它們的軌道並不在海王星影響範圍,因此一些科學家認為,外太陽系可能有「第九行星」在影響這些天體,前者質量約地球5~10 倍。

  然而我們尋找第九行星多年,始終找不到它的行蹤,由此人們產生了另一種猜測:也許根本不是第九行星,而是一個約葡萄柚大小的原初黑洞(hypothetical primordial black hole,PBH)在干擾海王星外天體。


葡萄柚,直徑一般不超過10厘米

葡萄柚,直徑一般不超過10厘米


  太陽系有個古老原初黑洞並不古怪,這種黑洞並不是恆星到了壽命盡頭經重力坍塌而成的恆星黑洞,也不是超大質量黑洞那種吸積怪物,它們只是大爆炸後高密度物質的簡單波動下形成的產物,時至今日都還存在,長期以來,天文學家便認為原初黑洞是宇宙暗物質的去向之一。

  基於即將投入運行的「LSST」觀測計劃,哈佛大學科學教授Avi Loeb博士,Frank B。 Baird Jr。教授和哈佛大學本科生Amir Siraj開發了一種新方法,該方法可根據擾動產生的耀斑來尋找外部太陽系中的被黑洞攔截的彗星。研究表明,LSST能夠通過觀察由小奧爾特雲物體撞擊而產生的增生耀斑來發現黑洞。


  LSST全稱為Large Synoptic Survey Telescope,大型綜合巡天望遠鏡,是一個計劃中的廣視野巡天反射望遠鏡,將在每三天拍攝全天一次。LSST具有廣闊的視野,每次拍攝範圍都將覆蓋整個天空,並尋找短暫出現的耀斑。


藝術家構想圖,來自哈佛─史密森天體物理中心

藝術家構想圖,來自哈佛─史密森天體物理中心


  希拉傑說:「在黑洞附近,由於星際介質中氣體的本底積聚而產生的熱量加熱,靠近黑洞的小物體將融化。」 「一旦它們融化,小物體將受到黑洞的潮汐破壞,然後從潮汐破壞的物體上吸積到黑洞上。」 這種高速摩擦下爆出光芒,或許能夠在明年開始運行的LSST項目上被觀測到。

  預計即將到來的LSST將具有檢測增生耀斑所需的靈敏度,而當前的技術在沒有指導的情況下是無法做到的。 「一般望遠鏡擅長對準已知目標,但我們不知道確切地尋找目標的確切位置,我們只知道它可能駐留的廣闊區域。」 Siraj補充說:「 LSST每周探測兩次天空的能力非常寶貴。此外,其空前的深度將使人們能夠發現相對較小的撞擊物(比大的撞擊物更頻繁)而產生的耀斑。


  如果確認暗物質構成的原初黑洞,科學家推測光銀河系內就有5萬兆個原初黑洞,使銀河系總質量達到太陽的上兆倍,我們也將迎來全新的物理學領域,因目前的粒子物理學和宇宙學標準模型,都無法預測原初黑洞在早期宇宙的形成過程。


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