几个世纪以来，天文学家一直推测太阳系在太阳势力范围遥远黑暗的区域存在未被发现的行星。他们不时地会观测到未知天体的引力效应，迫使他们寻找罪魁祸首。海王星和冥王星都是这样被发现的。
黑洞之谜
现在，天文学家面临着类似的难题。一段时间以来，他们一直在收集证据，表明一颗质量巨大的行星可能以大约 500 天文单位（或 700 亿公里）的距离围绕太阳运行。
证据来自海王星之外的柯伊伯带中冰冷天体的轨道。这些天体的聚集方式似乎只能用它们被某个巨大天体“驱赶”来解释。
这个天体——被称为第九行星——的质量必须是地球的五到十倍，但由于离我们太远，即使进行了大量的搜索，也难以从地球上观测到。
但第九行星难以观测还有另一个原因：因为它根本不是一颗行星。相反，天文学家说一种可能性是，它可能是一个原始黑洞，是宇宙大爆炸后留下的，但被太阳捕获了。
尽管比地球质量大五到十倍，但这个黑洞会非常小——直径约 5 厘米。因此，用望远镜几乎不可能发现它。这种黑洞有可能通过其与暗物质的相互作用而被观测到，但这绝非易事。因此，天文学家们正在绞尽脑汁想出另一种寻找它的方法。
如今，得益于普林斯顿高等研究院的物理学家 Ed Witten 的工作，他们有了一个答案。Witten 的想法是通过寻找这个黑洞对附近经过的任何物体施加的引力来寻找它。因此，他提议向其方向发射一支纳米探测器舰队，然后寻找任何与其预期轨迹的意外偏差。
他说：“如果对柯伊伯带的进一步研究能加强第九行星存在的证据，但通过望远镜搜索或暗物质湮灭信号的发现未能实现，那么直接通过微型探测器舰队进行搜索可能会变得有吸引力。”
Witten 并非第一个设想纳米探测器潜力的人。各种科学家和远见者都研究过利用强大的地面激光束将微型芯片探测器送往星辰大海的想法。
强大的激光
最大的优势是，这些探测器无需携带自己的燃料，而是可以停留在地球上产生的激光束的尖端。这种激光束可以持续很长时间地加速它们，使它们能够达到可能高达光速 1% 或 2% 的巨大速度。
Witten 说：“要寻找第九行星，我们希望探测器的速度（至少）达到每秒数百公里，”并补充说，这样的速度将使探测器在 10 年内能够旅行 500 AU。
更重要的是，有可能一次向第九行星发射数百甚至数千个纳米探测器。这很重要，因为 Witten 估计，探测器需要靠近黑洞几十个 AU 的距离，其轨迹的任何变化才可能被观测到。由于天文学家还不知道第九行星的确切位置，唯一的选择是这种“广撒网”的方法。
这样的任务将是一个巨大的挑战。Witten 指出了之前和正在进行的纳米探测器开发和发射项目。最著名的是 Breakthrough Starshot，这是一项耗资 1 亿美元的计划，旨在开发和测试能够将激光驱动的纳米探测器发送到附近恒星系统的技术。该项目的目标是“为一代人内实现近距离飞越比邻星的任务奠定基础。”
一项飞往太阳系外围的任务可能是一个有用的技术演示。英国火箭科学家 Kevin Parkin 的计算表明，这项任务的成本与 NASA 多次进行的 10 亿美元任务大致相当。
尽管如此，此类任务的几乎每个部分都将是一个挑战，从开发能够提供推进力的激光到设计能够将位置数据传回地球的芯片。这将需要探测器携带一个高精度板载时钟，而有效载荷的重量仅为几克。Witten 说：“微型探测器中足够精确的计时可能是这个项目最大的障碍。”
但肯定有尝试的动力。发现一个围绕太阳运行的黑洞将是承担这项任务的人的一笔巨额财富。事实上，这可能是我们发现围绕太阳运行的最后一个重要新天体的机会。
参考：寻找太阳系外围的黑洞arxiv.org/abs/2004.14192
