第九行星的藝術概念圖（圖片來源：R. Hurt/Caltech）

編譯 | 張和持 吳非

2006年，在第26屆國際天文聯合會上，當時的太陽系第九行星冥王星被排除出行星行列，降為矮行星。自此，太陽系中公認的行星只剩下8顆。但在10年后，一些天文學家卻重新提出，太陽系中存在第九行星。

他們提出這一猜想的原因是，此前在觀測外海王星天體（TNO，即海王星外圍繞太陽旋轉的天體）時，發現它們的運行軌道與理論計算存在差異。這意味著在外太陽系中，存在著某個引力源，影響了TNO的軌道。進一步的計算指出，這個天體的質量在5~15倍地球質量之間，因此它可能是一顆尚未被發現的“第九行星”。

但是很快，天文學家發現了一個難以解釋的問題：在這個遠離太陽系中心的區域，太陽的引力應該不足以吸引足夠多的物質，從而形成一顆質量數倍于地球的行星。那么，第九行星究竟是什么？它為什么會出現在外太陽系？

當常規的理論無法解釋現象，一些科學家開始考慮一些看似瘋狂的假說。例如，“第九行星”其實可能是一個原初黑洞；又或者，太陽系誕生之初，可能是一個雙星系統——換句話說，這個系統中曾有“第二個太陽”。最近，兩項研究就分別針對這兩個假說，發表了學術論文。

達勒姆大學的雅各布·舒爾茨（Jakub Scholtz）和伊利諾伊大學的詹姆斯·昂溫（James Unwin）是原初黑洞理論的主要推動者。他們發表在《物理評論快報》上的論文指出，假如包含第九行星在內的數個假想天體存在，那么TNO的反常軌道和為期5年的光學引力透鏡實驗（OGLE）觀測到的額外的微引力透鏡現象都可以得到解釋。而這些假想天體極有可能是數個原初黑洞。

“我們的靈感來自于詹姆斯和妻子勞拉參觀芝加哥天文館時觀看的一部關于第九行星的紀錄短片，”舒爾茨在接受采訪時說，“詹姆斯一下子就被吸引了，他第二天就給我打電話，那之后我們開始想辦法弄清海王星外是否還有類行星的天體。我們嘗試了各種有趣的假設：玻色星，超致密的暗物質光環，原初黑洞，等等。”

就在他們著手研究第九行星的幾個月后，另一支來自東京大學的研究團隊重新分析了OGLE實驗的數據。他們的初步推算認為，可能存在的原初黑洞的質量，與此前天文學家預測的第九行星極為接近。舒爾茨和昂溫得知這個消息后，便開始具體考慮第九行星是原初黑洞的可能性。

“我們意識到，如果第九行星真的是原初黑洞的話，那么我們就可以通過環繞它的暗物質暈來觀測它，而后者會釋放X射線和伽馬射線。這樣我們就將所有碎片成功地拼在了一起，”舒爾茨解釋道，“從某種意義上說，我們這次的研究其實是想告訴大家，黑洞圍著太陽轉這個想法其實并沒有聽起來那么荒唐，而我們應該對此投入更多關注。”

此前已經有不少科學家嘗試用第九行星來解釋TNO的反常軌道，其中就包括一支由加州理工學院的邁克爾·布朗（Michael Brown）和康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）領導的團隊。而上文提到的東京大學團隊，則率先使用OGLE觀測到的微引力透鏡現象來說明原初黑洞的存在。

最終，舒爾茨和昂溫將兩個假說整合在一起。他們指出，長期以來理論中的第九行星，正是東京大學團隊發現的諸多原初黑洞中的一個。此前的一個理論認為，第九行星是通過所謂的“捕捉自由行星”（即自由行星受到太陽引力，繞太陽旋轉，成為第九行星）的過程慢慢形成的，而這也可以變為捕捉黑洞。

“我認為，我們的研究得到了兩個重要的結果，”舒爾茨說，“其一，我們成功地啟發了其他科學家。他們本來對這種猜想持懷疑態度（科學家面對新事物就該如此），而在我們的影響下，他們提出了更多有趣的想法。例如，愛德華·威滕（Edward Witten）建議我們基于攝星計劃，使用小型太空探測器來尋找第九行星；而亞伯拉罕·洛布（Abraham Loeb）等人則指出，這么一大群原初黑洞在它們的運行軌道上有可能碰到別的物體，這將產生閃爍。”

舒爾茨和昂溫的論文為了解釋第九行星（目前暫時繼續管它叫行星）的本質引入了新的假設，這些假設還有待進一步的研究和驗證。此外，兩位研究人員已經開始密切關注太空中移動的伽馬射線及X射線源。盡管此前已經積累了大量的可用數據，但這項工作一直以來都被人們忽視了。

“我們未來的研究將著重檢查已有的數據，從中尋找太空中移動光源的證據（也可能什么都沒有），”舒爾茨說，“我們目前使用的方法非常值得期待，只要我們一年之內能用費米廣域空間望遠鏡檢測到大約10個源光子，我們就能找到移動的光源。”

在一項發表于《天體物理學雜志通訊》的研究中，哈佛大學的天文學家亞伯拉罕·洛布與本科生阿米爾·希拉吉（Amir Siraj）提出了另一種解釋：外太陽系中可能曾經有一顆太陽的伴星，并且在這一區域或許還隱藏了很多未被發現的矮行星。

這個理論聽上去十分激進，但在一些天文學家看來其實并不意外。論文作者希拉吉表示：“絕大多數類日恒星在形成之初都是雙星系統中的一員。”

恒星最初誕生于太空中由氣體和塵埃組成的星團中，按照這個理論，太陽在星團階段曾由一顆質量相近的伴星，隨后，“一顆路過的恒星通過其引力作用，將‘第二個太陽’移走了。”洛布表示。太陽系曾經的第二顆恒星現在在哪呢？很遺憾，我們已經無法進行追蹤了，它可能位于銀河系的任何位置。

不過我們可以推測的是，如果這顆恒星的確曾經處于外太陽系的某個位置，那么第九行星的存在就能得到解釋，并且這也意味著隱藏在外太陽系中的行星很可能不止一顆。

除了解釋第九行星，支持“第二個太陽”理論的另一個依據在于奧爾特云。

奧爾特云理論上在太陽系中的位置（圖片來源：NASA / JPL-Caltech）

奧爾特云是一個由理論預言的云團結構，它由冰質星子組成，包圍著太陽系。科學家認為，其物質組成是形成太陽系的殘余物質。同樣，要解釋奧爾特云為什么會出現在太陽引力相對薄弱的地方，雙星系統是一個可行的理論。

“雙星系統捕獲周圍物質的效率比單獨的恒星更高，”洛布說，“如果奧爾特云的觀測結果如此前的預期，這可能意味著太陽在離開誕生的星團之前，曾有一個質量相近的伴星。”

這一點十分重要，因為奧爾特云中的天體，例如彗星，可能為地球帶來了水。“奧爾特云外層的天體在地球演化過程中可能扮演者重要角色，它們可能為地球帶來了水，也可能直接導致恐龍的滅絕。”希拉吉說。

如何驗證這個理論？線索可能就在薇拉·C·魯賓天文臺的大型綜合巡天計劃（LSST）中。薇拉·C·魯賓天文臺位于智利智利帕瓊山的山頂，這里稀薄的空氣為天文觀測提供了良好的條件。LSST計劃將于明年開始正式觀測，并將在此后10年內為南天的每一片區拍攝深度多彩照片，每張照片覆蓋的面積相當于月球表面積的40倍。如果有矮行星藏身于外太陽系，LSST將有能力觀測到它們，甚至是第九行星自身。

因此研究人員相信，很快，LSST的觀測結果將證實或證偽關于第九行星的假說。

參考鏈接：

https:///news/2020-08-planet-primordial-black-hole.html

https://www./sites/jamiecartereurope/2020/08/18/was-our-sun-a-twin-if-so-then-planet-9-could-be-one-of-many-hidden-planets-in-our-solar-system/#1a2733cf585a