太阳系里,会不会藏着一个只有柚子大的黑洞?它看着比你的拳头大不了多少,质量却可能相当于五个地球。更离谱的是,提出这个猜想的科学家,最初根本没在找黑洞。他们想找的,是太阳系里失踪的第九颗行星。找着找着,却发现那个看不见的东西,未必是一颗星球。
事情要从海王星外面说起。那片冰冷的黑暗里,散落着许多冰冻天体。其中一颗,叫塞德娜。它的轨道被拉得特别长,绕太阳一圈,要花一万多年。最近的时候,它离太阳也有七十多个天文单位。一个天文单位,就是地球到太阳的大致距离。而海王星离太阳,才大约三十个。也就是说,它最靠近我们的时候,都远在海王星之外。
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远一点,本来不算奇怪。真正奇怪的是,谁把它的轨道弄成这样的?海王星确实能用引力,把靠近自己的小天体甩出去。可如果只是从海王星附近被甩走,它沿着那条轨道转一圈,总得回到差不多的位置。塞德娜却连最近的地方,都离海王星远得很。像是有人把它甩出去以后,又悄悄抬高了整条轨道。
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如果只有这一颗,我们还能猜,是不是很久以前有恒星路过,顺手拉了它一把。可后来,天文学家又找到了一些轨道同样古怪的天体。二零一六年,布朗和巴蒂金注意到,其中几个遥远天体的细长轨道,大致朝着相近的方向。它们就像几根本该各指各处的钟表指针,却偏偏凑到了一边。这到底是巧合,还是有什么东西在暗中管着它们?
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于是,第九行星的猜想出现了。研究人员把一个质量较大的天体放进模型,看看它的引力,能不能长期影响这些小家伙的轨道。某些模拟里,它确实能起到类似牧羊犬的作用,让一群冰冻天体保持某种排列。一颗尚未被直接拍到的行星,就成了解释异常的一种可能。听上去,下一步只要把望远镜对准那里,找到它就行了。
可这一找,就遇到了麻烦。模型给出的,是一条可能的轨道,不是一张写着实时坐标的地图。就像你知道有人在一条特别长的环形公路上开车,却不知道他现在开到了哪。更何况,行星主要靠反射阳光被看见。太阳照过去的时候,光已经很弱;再反射回来,还要跨过漫长的距离。把同样一颗行星放得越远,它就会迅速暗下去。
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如果它恰好又出现在银河密密麻麻的星光背景前面,找起来就更难。可这里还有个更让人头疼的问题:也许,我们从一开始就看偏了。望远镜没法同时把整片天空都看清楚。有些方向看得多,有些方向看得少,太暗的天体还会直接漏掉。你最后发现的那一小撮东西,未必能代表真实的整体分布。
这就像你跑到遛狗的公园,问了二十个人有没有养狗。人人都说养,你能因此宣布,全城的人都有狗吗?当然不能。一些研究团队认为,那些看上去排列整齐的轨道,可能就受了类似的筛选影响。支持第九行星的人,则认为还有其他轨道特征值得解释。所以,这不是一个已经破案的故事,而是一场仍在继续的争论。
就在这场争论里,两位物理学家提出了一个更大胆的问题:就算外面真有一个东西,质量相当于几个地球,凭什么认定,它一定是一颗行星?引力能告诉我们,那里可能有多重,却不会直接告诉我们,它长什么样。会不会,负责拉扯那些冰块的,是一颗极小的黑洞?这里说的,不是我们通常想象的那种恒星死亡后留下的大黑洞。
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它有个专门的名字,叫原初黑洞。按照一些理论,在宇宙诞生后的极早期,如果某些地方的物质特别密集,就可能直接坍缩成黑洞,不必先长成恒星,再等待恒星死去。这样的黑洞,理论上可以有不同的质量。但要记住,目前我们还没有确认发现原初黑洞。它是一个可以研究、可以寻找证据的假说,不是已经摆在桌上的实物。
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假如真有一颗五倍地球质量的黑洞,它的事件视界,直径大约只有九厘米,差不多就是一个柚子的大小。事件视界,是光进去以后也无法逃出的边界。你看,听起来是个小东西,里面装的却是几个地球的质量。从很远的地方看,同样的质量放在同样的位置,它对周围天体的引力影响,可以和一颗行星很相似。可要靠反射阳光找到它,就完全是另一回事了。
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一颗冰冻行星,再暗,也可能反射一点太阳光。黑洞自己却没有那样一层能被照亮的表面。你可能会问,黑洞不是还有霍金辐射吗?理论上有。但对于地球质量量级的黑洞,这种辐射会非常微弱,不能指望它自己像灯泡一样亮起来。这就出现了一种令人着迷的可能:不是望远镜漏看了一个很暗的冰球,而是我们一直在用找冰球的方法,寻找别的东西。
那它会不会突然把地球吸进去?黑洞的名字很吓人,却不是隔着整个太阳系运转的超级吸尘器。如果它真在遥远的外侧轨道上,从我们这里感受到的,首先还是它的质量和距离决定的引力。危险来自极端靠近它时的环境,不是听见黑洞两个字,地球就立刻要被吞掉。而眼下更实际的问题是,怎样把这个看不见的猜想,变成能够检验的观测?
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一个办法,是等附近的小天体露出动静。如果冰块或彗星靠得足够近,可能被黑洞的潮汐力撕裂。部分物质在落入过程中被加热,就可能短暂发光。我们未必直接看见黑洞,却可以寻找它周围发生的闪光。另一条思路,是引力透镜:一个不发光的致密天体从背景恒星前经过,可能让星光暂时变亮。但单独一次变亮,也不能立刻证明那就是黑洞。
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所以,真正重要的,是更大范围、更长时间地盯住天空。鲁宾天文台这类巡天设备,擅长反复拍摄大片天区,找出移动的暗点和短暂的变化。未来的数据,可能让我们找到一颗冰冷的行星,也可能告诉我们,所谓轨道排列,主要是观测方式造成的。甚至,小黑洞的猜想也可能迎来新的检验。每一种结果,都比只盯着一个刺激的答案更有价值。
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到这里你会发现,这个故事最有意思的,并不是太阳系里已经发现了黑洞,而是几个冰块的轨道,竟然把问题一路推到了宇宙诞生之初。第九行星有没有,仍然要找;原初黑洞存不存在,也需要证据。海王星外面那片黑暗,也许藏着一个新世界,也许藏着一个我们想错了的问题。真正让人期待的,是下一次望远镜拍下照片时,那个一直缺席的东西,会不会终于露出破绽。
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