在太阳系的外围有很重的东西。至少,看起来是这样。它的踪迹散布在太阳附近最远范围的地方——大约是地球质量的5到10倍,用它的引力拖拽着附近的物体。从来没有人见过它,因为这个幽灵(大多数天文学家称之为“9号行星”)已经躲过了多年的望远镜搜寻。事实上,并不是每个人都相信这是真的。

现在,著名的理论物理学家和数学家,弦理论统一“M-理论”的鼻祖,第一位获得菲尔兹奖的物理学家爱德华·维滕发表了一篇论文,关于如何追踪这个困扰我们太阳系的外部幽灵:一个由数百个微型探测器组成的舰队,通过激光推进到光速的0.1%,覆盖这部分空间,应该能够确定“9号行星”的位置。

一大群小型探测器

这个想法要求每个探测器只携带两个设备:一个非常精确的时钟和一个无线电发射器。

探测器会在时钟滴答作响时向地球发送一条短信息,让地面知道飞船上的时间。但是随着探测器离地球越来越远,信息传递的时间也越来越长,那么这些信息也将以越来越长的延迟到达地球。将这些时钟与地球上的原子钟同步,然后跟踪它们的延迟,就可以精确计算出每个探测器在任何给定时间下与地球的距离。

这使得研究人员能够绘制出一张地图,显示舰队是如何随时间在太空中移动的。最初的几年应该是可预测的,但在发射后大约10年内,探测器将到达9号行星可能潜伏的“跨海王星”区域。当飞船经过9号行星时,它会被物体的重力加速。因此,它在任何时候都比预期的要离地球更远,而且探测器发出的信号到达地球的时间比物体不在地球上时稍晚。通过跟踪哪一个探测器移动得更快,以及移动的速度,该舰队将能够绘制出9号行星的重力图并追踪它。

该想法适用于任何重力源

该想法适用于任何重力源

对9号行星的搜寻已经进行了足够长的时间,一些天文学家已经开始暗示,这颗行星的某些特征可能使它一直处于隐蔽状态。也许它的轮廓与银河系的明亮带相映衬。在这种情况下,太阳从行星表面的微弱反射将被银河系的明亮光芒淹没。或者它根本不是一个行星,而是更奇特的东西(比如:“夸克核”)。

在2019年10月,一对物理学家就提出,9号行星可能根本就不是行星。而是一个葡萄柚大小的黑洞,其重量相当于一颗行星,可能是在早期宇宙中形成的,最终进入到外太阳系。但即使是这篇论文的作者也认为这种情况是不可能的。即便如此,他们还是已经开始寻找围绕一个黑洞的暗物质晕的特征:暗物质“毁灭”自己时产生的伽马射线。

这篇论文的作者之一认为,维滕提出的想法优点是,如果可行,它将适用于任何重力源。即使这个物体是如此的奇异以至于我们无法直接看到它,一张它的重力图也能帮助天体物理学家找出它在哪里并希望它是什么。

该想法是否真的可行?

该想法是否真的可行?

哈佛天体物理学家阿维·勒布认为:维滕的提议忘记了9号行星可能绕轨道运行附近地区的一个关键特征。该想法涉及到快速移动的探测器捕捉相当小的质量,所以时钟必须非常精确才能有用。在光速的0.1%时,每一秒的一小部分代表一个巨大的行进距离。这就是为什么维滕计算出探测器上的时钟必须精确到每秒10万分之一。但这使得测量结果很容易被微小的干扰破坏,而那个空间区域正等待着这样的干扰。

9号行星位于外太阳系,太阳风受到星际介质的限制。“旅行者1号”和“旅行者2号”虽然在过去十年中首次到达太阳系外,但这两颗行星都还没有到达人们认为的9号行星的轨道距离。过了日光层,太阳风就不再在探测器背后了。相反,会被漂浮在恒星之间的辐射和带电尘埃——星际介质——所打击。与星际介质的相互作用会产生远远超过探测器想要恢复信号的噪声。

特别是,星际介质对探测器施加的阻力可能比9号行星的引力大几个数量级,由于湍流,这种力的不可预测的波动将引入噪声,从而模糊所需的信号。此外,探测器将从星际介质粒子对其表面的撞击中获得的小电荷将导致星际磁场在其轨道上的偏转,该偏转大于9号行星引起的引力偏转。

此外,威滕提出的减缓速度以提高探测器灵敏度的想法也不实用。一枚化学火箭,以较慢的速度移动,要花一个世纪才能到达9号行星。那么问题来了,我们距离知道这个神秘的9号星球的位置并且揭开它的真面目还有多远?