我们的后院里是不是有个黑洞？

天体物理学家最近开始酝酿计划以查明第九行星究竟有多奇怪。

艺术家描绘的第九行星概念图。第九行星是一个尚未为我们观测到的天体，有观点认为，它在距太阳320亿千米远处绕后者运动。部分天文学家认为，第九行星或许是一个乒乓球大小的黑洞

除了幻想一个距我们“咫尺之遥”的黑洞，天体物理学家在这次疫情大流行期间还能干什么呢？

虽然这个想法很可能只是一厢情愿，但确实有一些天文学家认为，我们太阳系的外部边缘藏匿着一个黑洞。整个夏天，他们都在讨论，如果它确实在那儿要怎么寻找、找到之后怎么办，并且提出了只能算是半吊子的计划。

对太阳系边缘存在黑洞的怀疑始于2016年。当时，加州理工学院的两位天文学家迈克尔·布朗（Michael Brown）和康斯坦丁·巴特金（Konstantin Batygin）提出，冥王星轨道外侧几十亿千米处一些雪球的奇怪运动可以证明，那个地方的黑暗之中隐藏着一个此前不为我们所知、我们甚至都没有想到过的天体。

按照他俩的计算，这个天体的质量大概是地球的10倍，轨道呈椭圆形，距太阳最近时仅有320亿千米之遥——只是冥王星与太阳距离的数倍而已——最远时（每隔10 000～20 000年）大概距太阳1 600亿千米。

“我们不知道它现在运行到轨道的哪里了，这很糟糕。”布朗博士在《纽约时报》采访时如是说。

布朗博士把这个假想中的天体称为第九行星，这个名字很是讽刺。就在不久之前，冥王星还是第九行星，但布朗博士等人在柯伊伯带（那是一个极其寒冷的地方，里面满是做绕日运动的脏球，冥王星也在柯伊伯带中）发现了其他几个与冥王星相当的居民，这成了15年前冥王星降格成为矮行星的主要原因。

不用多说，你就知道，没有人在望远镜中看到过这样一个天体。

2019年，另两位天文学家——英国杜伦大学的雅各布·舒尔茨（Jakub Scholtz）和伊利诺伊大学芝加哥分校詹姆斯·昂温（James Unwin）——提出，第九行星实际上是个黑洞，但并不是一般的黑洞。

黑洞是阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）方程组预言的引力怪物，一种密度大到即便是光也无法逃脱的天体，也就是说，前往黑洞之旅是一条通往末日的单行道。天文学家知道，这类天体的确存在。激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波天文台（Virgo）已经听到了黑洞（恒星死亡、坍缩后的引力外壳）在宇宙的黑暗中互相碰撞的声音。部分宇宙学家认为，黑洞占据了整个宇宙质量的25%，并且可能是“暗物质”的主要组成部分之一——大名鼎鼎又神秘莫测的暗物质决定了我们在天空中看到的引力结构。

不过，黑洞的产生并不一定需要恒星死亡。1971年，史蒂芬·霍金借鉴了苏联物理学家雅科夫·泽尔多维奇（Yakov Borisovich Zel’dovich）和伊戈尔·诺维科夫（Igor Dmitriyevich Novikov）的观点，并提出：大爆炸之初的极高压可以直接把物质压缩成黑洞。那些原初黑洞可以是任意大小，也可能出现在宇宙的任何地方。地球质量的黑洞大概只有一枚乒乓球那么大，并且极其难以观测。

到目前为止，我们还没探测到任何这类原初黑洞，但也没有排除它们存在的可能性。舒尔茨博士和昂温博士指出，以波兰华沙大学为主体开展的一项名叫OGLE的实验（Optical Gravitational Lensing Experiment，光学引力透镜实验）已经在我们银河系中心的方向上探测到了6个黑暗天体。它们的引力场起到了透镜那样的作用，可以短暂地放大从遥远恒星来到它们面前的光。

论文作者称，这些天体可能是自由漂浮的行星，质量范围在0.5～20个地球质量。不过，天文学家认为，它们也很可能是游荡在星系中的原初黑洞。如果事实的确如此，那么假想中的第九行星也很可能是位于遥远绕日轨道上的一个黑洞。

要怎么发现这些“宇宙乒乓球”

2016年，纽约，宇宙学家史蒂芬·霍金和风投资本家尤里·米尔纳在一场新闻发布会上公布了他们的突破摄星计划

如果一切真如这些天文学家所想，那么第九行星就将成为距地球最近的黑洞。虽然这两个天体之间仍有无数光年之遥，但在天文学尺度上，这个距离已经近到人类可以想办法发送机器前去探测的程度了，就像“新视野号”探测器飞掠冥王星以及距我们64亿千米之遥、如今叫作“天空”（Arrokoth）的那座哑铃冰山一样。

然而，我们先得找到第九行星。今年早些时候，普林斯顿高等研究院的理论物理学家爱德华·威滕（Edward Witten）也加入了讨论之中。威滕博士是少有的获得过著名数学奖项菲尔兹奖的物理学家。他的知名工作有许多，其中之一就是他对所谓“万物理论”（颇有争议）弦论的研究。威滕博士提出了借鉴突破摄星计划的想法。突破摄星计划由俄罗斯慈善家尤里·米尔纳（Yuri Milner）和霍金博士提出，主要内容是发送数千枚激光驱动的显微探针前往距我们最近的恒星系，半人马座α。

威滕博士提出，我们也可以仿效突破摄星计划，以地球为中心，向外发射数百枚类似的小探测器，在各个方向上探索太阳系。通过追踪探测器传回的信号，身处地球的科学家就可以判断探测器是否因遭遇第九行星或其他任何未知天体的引力场而加速或减速，并且掌握它们遭遇上述天体的准确时间。

这个计划的关键是，探测器有没有能力每隔十万分之一秒就精准地向地球发回信号。今年5月，马里兰大学的天文学家斯科特·劳伦斯（Scott Lawrence）和齐夫·罗格斯津斯基（Zeeve Rogoszinski）提出，改用高精度射电望远镜监控探测器的运动轨迹，这样探测器上就不用搭载高精度时钟了。

“如此种种，都基于一个乐观的前提：第九行星确实存在且确实是一个黑洞，”威滕博士在一封电子邮件中写道，“然后，就需要足够成熟的技术，让尺度适宜的突破摄星计划成为可能。”

威滕的同事尼马·阿卡尼-哈默德（Nima Arkani-Hamed）同样也是著名弦理论学家，他在一封电子邮件中称这些想法：“相当未来主义，但确实很酷！”

维拉·鲁宾来帮忙

同样是今年5月，哈佛大学天文学系主任、突破摄星科学顾问委员会主席阿维·勒布（Avi Loeb）给这个白日梦泼了一盆冷水。他和高丽大学科学技术系的黄添（Thiem Hoang）在文章中提出，星际介质（游荡在行星与恒星之间的稀薄带电气体）的摩擦效应以及电磁力会淹没第九行星引力效应产生的信号。

不过，很少有听上去颇为科幻的理论或项目勾不起勒布博士的兴趣。他在天文学圈子里最为出名的事就是认为，天文学家应该认真思考这样一种可能：2017年，从星际空间中飘过太阳系的彗星状天体奥陌陌其实是一个外星空间探测器。

坐落于智利帕琼山山顶的维拉·鲁宾天文台

于是，今年7月，勒布博士带着学生阿米尔·西拉杰（Amir Siraj）和一个寻找第九行星黑洞的新想法又回到了讨论之中。他们提出，如果那里真的有一个黑洞，那么它偶尔会撕裂小彗星，产生足以为崭新的维拉·鲁宾天文台探测到的明亮火焰。选址于智利的维拉·鲁宾天文台现在仍在建造之中，之前为人们熟知的名字是“大型综合巡天望远镜”。这座天文台预计于2021年投入使用，目标是拍一部宇宙电影，每隔几天就生成一幅全南半球夜空的全景图，天空中的任何变化都会在维拉·鲁宾天文台的火眼金睛下显露无遗。

他俩还特别强调，这种火焰应该在一年中会出现数次。“我们的计算表明，这类火焰的明亮程度足以让维拉·鲁宾天文台在一整年的巡天监测任务中确认第九行星就是黑洞，或者排除这种可能。”勒布博士在一封电子邮件中写道。

此外，他俩还表示，由于维拉·鲁宾望远镜能够检视很大一片天区，它能探测到小尺寸黑洞（或排除这种可能）的范围可以扩展至奥尔特云——奥尔特云距太阳数万亿千米，是一片边界模糊、密度较低的区域，主要由原始彗星以及太阳系形成之初留下的冰冷原始物质构成。

能在我们自己的太阳系内找到黑洞，简直就像“找到某个人一直生活在自家后院阴暗处的证据一样令人震惊，”勒布博士在电子邮件中说，“如果事实就是这样，那么他究竟是谁？又是怎么来的？”

黑洞还是汉堡？

如果这个理论得到证实，那么我们人类思索发送探测器实地研究本地黑洞的想法就不再疯狂。倘若成行，探测器能在那儿发现什么呢？

许多天体物理学家和引力理论专家的至高目标就是检验霍金博士46年前提出的一个预言：虽然名字叫作黑洞，但这种天体能以热的形式向外辐射能量。这个预言刻在西敏寺内霍金博士的墓碑（离牛顿和达尔文的墓不远）上。几乎所有天体物理学家都认为，这个预言最终会得到证实，但这一愿景目前还未实现。对LIGO和Virgo探测到的那种巨型黑洞而言，这种热辐射效应微乎其微，因而几乎不可能被我们识别。不过，黑洞越小，温度就越高，并且在收缩时会变得更热，直到最后爆炸。

按照威滕博士的估算，质量达到6个地球左右的黑洞，温度大约是0.04K。这比外层空间的环境温度（大约3K）还要低，完全无法在地球上探测到。

艺术家描绘的柯伊伯带（部分）概念图，柯伊伯带天体的怪异运动先是让天文学家想到了存在第九行星的可能

“近距离测量黑洞是一项挑战，”威滕博士强调，“但到21世纪末的时候，这也并不是一个完全无法企及的目标。”

他补充说：“我认为，我们需要的是一种质量大到足以环绕黑洞运动并且对其进行细致研究的探测器，而不是那种只是飞掠而过的小型探测器。”

几年前，在哈佛大学黑洞计划的讨论中谈及黑洞实地考察一事时，勒布博士还开了另一种可能性的玩笑。他在一封电子邮件中回忆当时的情景说：“既然黑洞提供了一种罕有的能够检验弦理论的环境，我推荐我那些研究这个理论的朋友们进入那个黑洞的视界，亲自检验弦理论。听众席上的阿卡尼-哈默德大喊，‘我肯定在酝酿一个送弦理论物理学家前往黑洞的隐秘计划。’”

目前，最后一个对这个项目发声的是第九行星的提出者布朗博士。我联系上他时，他坦承，第九行星的确有可能是一个黑洞。“但这没有意义，”他说，“我猜，它也有可能是一个6倍地球质量的汉堡。”

布朗博士还补充说：“好消息是，第九行星真的不太可能是黑洞，但一旦我们找到了这个天体，仍然可以用目前讨论的这些探测器展开实地考察。”