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计划用LSST搜索太阳系第一个黑洞

2020-07-31 08:54 主页 来源:未知
计划用LSST搜索太阳系第一个黑洞

一项最近的研究报告称,天文学家将计划动用在2022年建成的LSST望远镜,准备搜索太阳系可能潜在的第十大行星(第九大),据最新的理论认为这个天体可能是一个葡萄柚(西柚)大小的黑洞!
 
 
 
第十大行星的由来与搜索历史
曾经的第九大行星冥王星是汤博在1930年发现的,它荣登第九大宝座大约76年,因在2000年初发现了数个外海王星天体,个头都和冥王星差不多大,由此引发了一场大讨论,最终2006年时IAU将冥王星踢出了九大行星行列!
 
 
 
因此第九大行星的搜索又提上了日程,其实关于第九大以及X行星的搜索,最早可以追溯到海王星的发现过程,赫谢尔发现天王星并且制定精确的星表后,天文学家们发现轨道经常与观测不相符,众多怀疑的天文学家中,一位名不见经传的法国工艺学院教师勒维耶拔得头筹,他投稿给柏林天文台,后者收到当晚发现了海王星,与计算只差了一度!
 
 
 
海王星发现后,同样的故事又发生了一次,海王星轨道与计算不相符,因此又重新开始了一轮搜寻,而这次搜索则命名为X行星搜索,曾以画出著名火星运河图的著称的帕西瓦尔·罗威尔则专门开始搜寻X行星,终于在1930年让头几年才入职罗威尔天文台的克莱德·汤博发现了!这颗行星就是传说中的X行星:冥王星!
 
 
 
年轻时的汤博
 
第十大行星的猜测
 
早在冥王星被开除前的上世纪八十年代,天文界就开始热衷于搜索第十大行星,当然也不是一无所获,至少天文学家们提出了各种可能存在的假设来想象第十大行星,比较典型的有几个,比如尼比鲁说,太阳黑暗伴星说,又或者涅墨西斯星和堤喀假说等等,天文学家们的脑洞是非常开阔的,只要需要,他们甚至可以再提出几个假设!
 
 
 
比较值得一提的是尼比鲁,1976年撒迦利亚·西琴在研究美索不达米亚的的历史时发现他们记录了十二个天体,除了我们了解的九大天体,还有三个是未知的!而玛雅历被解读为2012年12月21日为世界末日,然后网上就谣言四起了:
 
1983年美国、英国和荷兰联合发射的第一颗天文红外卫星IRAS升空,发现了猎户座方向的这颗行星,但消息被严密封锁。
 
2012年初,美国海军天文台在南天区方向发现尼比鲁的影像,已经目视可见,但仍然绝密。
 
 
 
2012过了,大家安然无恙,谣言不攻自破!所以在冥王星被踢出行星行列后,这第十大行星搜索又改回了X行星搜索时代,但现在已经升级为第九大行星搜索计划!
 
第九大行星真的是一个黑洞吗?
2019年9月底,英国杜伦大学的物理学家雅各布·舒尔茨和美国伊利诺斯大学的杰姆斯·恩温提出了一个惊人的设想,他们认为,动用了全球最先进的望远镜都没有发现这颗行星,因此它很有可能是一个从光学波段难以观测到的黑洞,他们根据对外海王星天体的扰动量,计算出这个黑洞的质量大约在5-15倍,距离太阳大约在300-1000天文单位,公转周期大约在3万年左右!
 
 
 
这个黑洞是怎么产生的?它到底有多大呢?
 
地球大小的天体坍缩成黑洞的话,史瓦西半径大约是8.85毫米,跟一个小汤圆差不多,如果是5倍的话大概和一个小皮球差不多大小(确实和西柚大小类似),当然这只是一个计算值,而实际的黑洞除了通过质量来计算外,观测是难以直接测量其直径的。
 
 
 
但只有质量大于奥本海默极限的天体才可能坍缩成黑洞,地球这样的天体是永远都不会有变成黑洞的机会,除非它被黑洞吞了!这种微型黑洞只能来自于宇宙大爆炸时产生的原初黑洞,不过实在难以想象,这个原初黑洞在银河系中游荡了138亿年却还没有混成大佬,居然还成了太阳的“行星”,毕竟黑洞是可以通过吸积物质和合并长大的,是在有些匪夷所思!
 
 
 
关于LSST计划
黑洞都会吸积周围的星际物质,包括尘埃,我们到现在为止的黑洞除了引力扰动外,其余的就是通过其吸积盘的X射线辐射观测获知,因此对这个“第九大行星”对外海王星天体的扰动是发现了,但它到底在哪呢?这个黑洞太小了,所以它吸积物质产生辐射也极其微弱,这可能就是此前动用了那么多天文望远镜,都没有任何发现的主要原因!
 
 
 
因此天文学家非常期待的LSST望远镜(大型综合巡天望远镜),这是正在智利安第斯山脉建造的大型望远镜维拉·C·鲁宾天文台,这是一个广角巡天反射望远镜,口径为8.4米,它的焦平面处有一个32亿像素的CCD相机,它可以提供3.5平方度的视野,只需要3天就能拍摄全天区一次(当然只包括望远镜所在的全部可见视野)。
 
 
 
LSST望远镜效果图
 
LSST的建造位置在智利北部科金博大区的帕穹山的伊尔佩恩峰,这里海拔2682米,选址位置在双子星天文台和南方天文物理研究望远镜附近,预计2022年将开光试运行,LSST的科学目标为如下几个:
 
观测深空中微重力透镜以及暗能量和暗物质。
 
寻找太阳系中的小天体,包括近地小行星和柯依伯带天体。
 
监测光学瞬变,包括新星和超新星。
 
观测银河系。
 
天文学家对LSST抱有极大的希望,称LSST将以前所未有的灵敏度扫描天空,如果太阳系边缘存在一颗葡萄柚大小的黑洞,那么将在LSST的监测下无所遁形,按计划,LSST将在一年内确认是否存在这个黑洞!
 
 
 
人类制造过的和打算制造的望远镜口径对比
 
2023年,我们将能确定太阳系后院到底是否隐藏着一头巨兽!