太阳系的第九行星竟可能是一个黑洞

（原标题：太阳系的第九行星，竟或许是一个黑洞？）

在冥王星被除掉出九大行星的部队后，关于太阳系中是否存在第九行星、假如存在，这颗星体又是什么来头，地理学家展开了剧烈的评论。在一项近期发表于预印本网站的研讨中，英国杜伦大学的物理学家雅各布·舒尔茨（Jakub Scholtz）与美国伊利诺斯大学的杰姆斯·恩温（James Unwin）提出了一个斗胆的想象：太阳系中的第九大行星，或许是一颗原初黑洞。

第九大行星之谜

2006年，在第26届世界地理联合会上，从前的第九行星冥王星被除掉出行星部队。这是由于在2005年，地理学家发现阋神星（小行星序号：136199 Eris）质量比冥王星质量高出27%。这意味着，假如冥王星是第九大行星的话，那么阋神星就应该是第十大行星，这样下去在海王星外围有许多这样的小天体都能够被称为行星。这样一来，行星就太多了，并且看起来不易于办理。

面临如此的现实情况，世界地理联合会（IAU）正式更新行星的界说，新界说将冥王星除掉出了行星的部队，将其划分为矮行星（也叫类冥天体）。冥王星成为矮行星今后，获得了一个编号：134340 Pluto。

与此同时，地理学家发现了其时在太阳系中最远的天体：赛德娜（Sedna）。它离太阳最近76个地理单位。（地球到太阳的间隔为1个地理单位。相比之下，冥王星到太阳的间隔为40个地理单位）一个值得重视的现象是，赛德娜的轨迹平面与其他八大行星的轨迹具有很大的夹角。考虑到它间隔木星与海王星都很悠远，现已简直不受木星与海王星的引力影响，那么它的大轨迹倾角是怎样发生的？

随后，地理学家又发现许多类似于赛德娜的小行星都具有很大的轨迹倾角（简直与地球公转轨迹面成50度）。所以地理学家猜测，在海王星外的柯伊伯带，应该有一个质量比较大的天体将赛德娜等小行星拖到了高轨迹夹角的方位。

设想存在的十号行星轨迹图。（图片来历： Heather Roper/LPL）

可是，这个大质量天体究竟是什么？地理学界对此还没有一致，只不过咱们猜测这个大质量天体便是太阳系第9大行星，暂时取名为P9（由于它还没被观测到，所以没有正式的姓名）。从质量上来剖析，它的位置与地球是相同的，都归于行星等级。从现在的观测来说，P9质量大约是5~15个地球质量，它间隔太阳有300~1000个地日间隔。据此估测，其绕太阳公转周期大约为3万年。

在地球上的光学引力透镜试验（OGLE）也在这一区域观测到了一系列引力反常现象。有至少6个微引力透镜事情都指出，在这一区域存在引力反常。引力透镜试验标明，这一区域或许存在一个自在漂浮行星或许太阳系的第九大行星，并且其质量范围也落在5~15个地球质量之间。因而，第九大行星的猜测看起来不是一个偶然，而是一个现实。

自在漂浮行星与原初黑洞

那么，P9是怎样构成的呢？

一种或许性是，P9便是在当地构成的。但地理学家核算了当地构成的概率以为，在那么悠远的间隔，构成如此大质量的行星，既没有满足的物质，也没有满足的时刻，所以当地构成的或许性极低。

其他一种或许是，P9是路过的星体，被太阳系的引力场抓获了。换句话说，它是一个过客。

这个过客或许是自在漂浮行星，它或许在路过太阳系的时分被太阳的引力场抓获。在最新的论文中，舒尔茨与合作者核算了太阳对这个行星的抓获概率。他们发现，假如原初黑洞在暗物质中的占比是5%的话，那么这个自在漂浮的行星也或许是一个原初黑洞。

原初黑洞是在世界暴胀时期开端构成的，物理学家把世界大爆炸之前的世界叫做原初世界。在原初世界中，假如世界空间的能量密度有一个特其他涨落，当局域空间的能量密度集合到必定程度，就或许构成原初黑洞的种子。随后，跟着世界的演化，这些黑洞的种子会不断吸积周围的粒子，然后构成原初黑洞。

原初黑洞能够长大，也能够缩小——由于霍金辐射的存在，许多原初黑洞还没长大，就蒸腾掉了，而少部分原初黑洞则或许长大为巨型黑洞。

假如原初黑洞长到现在，究竟有多大呢？物理学家并不非常明晰的对此并不确认。但香港科技大学物理系助理教授王一解说道：“假如原初黑洞存在，并且没有由于霍金辐射而蒸腾殆尽，那么现在它的质量能够非常大，也能够比较小——但这个最小质量有一个下限，大概是10^12千克，小于地球质量。”

所以，现在观测到的P9的质量范围是适宜的，它能够是原初黑洞。假如P9的质量是5倍地球质量，那么作为原初黑洞，它的半径大概是45毫米——差不多与一个网球相同大。

原初黑洞绕太阳公转？

因而，P9假如是原初黑洞，那么它的质量是合理的，并且由于原初黑洞不会发光，5倍地球质量的原初黑洞的霍金辐射温度是低于0.0001开尔文，所以咱们不或许经过霍金辐射来找到这个原初黑洞。这也解说了为什么人类无法直接用光学手法看到P9，而只能用引力场效应来估测它的存在。

那么，剩余的问题是，从概率的视点来说，在太阳系中能呈现原初黑洞吗？

王一告知《举世科学》：“原初黑洞是暗物质候选者之一，但在暗物质组分中，与地球质量差不多的原初黑洞在暗物质中的份额不会超越10%。这是有严厉的地理观测约束的。”

依据现在的地理观测，原初黑洞在暗物质中的占比大概是0.5%~10%之间。

那么，在太阳系内，暗物质总质量是多少呢？

这个数字能够用暗物质的密度与太阳系体积的乘积来核算。咱们知道，在太阳系中暗物质的均匀密度是：每3立方厘米大概有1个质子质量的暗物质。依照太阳系半径为300个地日间隔来预算，太阳系内的暗物质含量大约是6.21*10^19千克。

假如P9是原初黑洞，以它的质量为5倍地球质量来预算，P9的总质量是3*10^25千克。这说明它的质量远远超越了太阳系内暗物质的总质量。所以，P9假如是在太阳系内构成的原初黑洞，这是不太或许的。而假如它是路过太阳系时被太阳系抓获的，至少这在概率上还说得通。

舒尔茨与合作者在文章中以为，假如P9是原初黑洞，在它的周围会有一个暗物质的晕，这些暗物质的高密度比其他区域要高许多，所以有或许会彼此磕碰而湮灭。湮灭便是正反物质碰到一同，变成能量。在一些湮灭产品的模型中，暗物质能够湮灭成光子。因而，作者以为能够经过观测这些光子来确认这个原初黑洞的踪影。

因而，要证明第九大行星是原初黑洞，还有很长的路要走。

本文来历：举世科学 责任编辑：张祖韬_NT5054