Δυο φυσικοί πιστεύουν ότι πρέπει να ελέγξουμε αν υπάρχει μια μαύρη τρύπα μεγέθους γκρέιπφρουτ που κρύβεται στο ηλιακό μας σύστημα. Και αυτό το μικροσκοπικό, βαρύ αντικείμενο μπορεί στην πραγματικότητα να πάρει τη θέση ενός θεωρητικού πλανήτη που κάποιοι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορεί να τραβήξει σε άλλα αντικείμενα στο ηλιακό μας σύστημα, το λεγόμενο Planet 9.
Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μια μαύρη τρύπα που κρύβεται στη γωνία μας; Όχι, είπαν οι ερευνητές.
Αλλά έχουν συγκεντρώσει ένα επιχείρημα για την ύπαρξή του που νομίζουν ότι είναι αρκετά συναρπαστικό για να αξίζει να το εξετάσουμε.
Δείτε πώς πηγαίνει:
Πολύ μακριά στις εξωτερικές φτάσεις του ηλιακού συστήματος, πέρα από τον οποίο ο Ποσειδός, ο πιο μακρινός μας γνωστός πλανήτης, περιστρέφεται γύρω από την τροχιά του, υπάρχει μια χούφτα μικρών αντικειμένων που συμπεριφέρονται παράξενα. Αυτά τα "αντικείμενα του Τρανσ-Νuptunian" (TNOs) συσσωρεύονται με ασυνήθιστους τρόπους και τείνουν να περιστρέφονται γύρω από άξονες που δείχνουν προς μια ευρεία γωνία του ουρανού μακριά από τους μεγαλύτερους γνωστούς πλανήτες. Επίσης, κριτικά, η τροχιά του TNO σε διαφορετικό επίπεδο από τους οκτώ γνωστούς πλανήτες. Αυτό δείχνει ότι κάτι άλλο τραβάει πάνω τους με τη βαρύτητά του.
Μερικοί αστρονόμοι εξέτασαν αυτό το παράξενο μοτίβο, έκαναν κάποιους υπολογισμούς και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πρέπει να υπάρχει ένας άλλος πλανήτης εκεί έξω, ο οποίος είναι 10 έως 20 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα της Γης και ακολουθώντας μια τροχιά γύρω από τη γη που το μεταφέρει πολλές εκατοντάδες φορές ήλιος. Είναι μια παράξενη θεωρία, συνήθως αποκαλούμενη «Πλανήτης 9», αλλά μία που οι αστρονόμοι παίρνουν σοβαρά. Το κυνήγι του Planet 9 συνεχίζεται εδώ και χρόνια, με τους αστρονόμους να χρησιμοποιούν οπτικό φως και υπέρυθρα τηλεσκόπια για να σαρώσουν τα εξωτερικά μέρη του ηλιακού συστήματος.
"Το πράγμα που συνειδητοποιήσαμε είναι ότι η βαρύτητα είναι το σημαντικό πράγμα", δήλωσε ο Jakub Scholtz, φυσικός στο Πανεπιστήμιο Durham της Αγγλίας και ένας από τους δύο αστρονόμους πίσω από την ιδέα. Η πιο συνηθισμένη ή ίσως και η πιο λογική εξήγηση είναι ότι είναι ένας πλανήτης, αλλά ως θεωρητικοί φυσικοί γνωρίζουμε ότι η κοσμολογία του πρώιμου σύμπαντος μπορεί εύκολα να εισαγάγει μια σειρά από πολύ ενδιαφέρουσες νέες θεωρητικές όργανα - ένα εκ των οποίων ... είναι αρχέγονες μαύρες τρύπες. "
Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες είναι διαφορετικές
Συνήθως, όταν μιλάμε για μαύρες τρύπες, εννοούμε τεράστια αντικείμενα που σχηματίζονται όταν τα γιγαντιαία αστέρια καταρρέουν στον εαυτό τους, παγιδεύοντας τις μάζες τους σε άπειρες πυκνές ιδιομορφίες, που περιβάλλεται από γιγαντιαίους «ορίζοντες γεγονότων» από τους οποίους δεν μπορεί να διαφύγει φως. Αλλά ορισμένοι κοσμολόγοι πιστεύουν ότι στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος, όταν όλα ήταν ζεστά και πυκνά και έσπευσαν μακριά από το Big Bang και δεν είχαν σχηματιστεί άστρα, μαύρες τρύπες είχαν ήδη αναδυθεί.
Αυτά τα αρχέγονα φαντάσματα της δημιουργίας του σύμπαντος θα σχηματίστηκαν όταν τα κομμάτια αυτής της πρώιμης ύλης θα συνθλίβονταν μαζί τόσο σφιχτά ώστε να συμπυκνώνονται σε μοναδικότητες.
"Αυτό το μέρος του σύμπαντος είναι τόσο πυκνό, γίνεται απλά μια μαύρη τρύπα", δήλωσε ο Scholtz στη Live Science.
Αυτές οι μαύρες τρύπες θα ήταν μικρότερες από τις αστρικές μαύρες τρύπες που σχηματίστηκαν από την κατάρρευση ογκωδών αστεριών, δήλωσε ο James Unwin, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και συν-συγγραφέας του χαρτιού. Και σύμφωνα με ορισμένα μοντέλα, θα ήταν μόνο μια χούφτα φορές πιο βαρειά από τη Γη.
Μια μαύρη τρύπα της μάζας αυτής δεν θα έμοιαζε πολύ, δήλωσε ο Unwin. Ο ορίζοντας του γεγονότος θα είναι μικροσκοπικός - περίπου το μέγεθος ενός γκρέιπφρουτ αν είναι πενταπλάσια από τη μάζα της Γης και το μέγεθος μίας μπάλας μπόουλινγκ σε δέκα φορές μάζα της Γης. Αλλά η βαρύτητα είναι βαρύτητα. Αν μια PBH βρεθεί στο ηλιακό μας σύστημα, αυτή η μαύρη τρύπα θα περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο σαν έναν πλανήτη και θα τραβούσε πλανήτες νάνος και αστεροειδείς, όπως ακριβώς θα είχε και ο θεωρητικός Πλανήτης 9. Δεν θα υπήρχε κανένας τρόπος να πούμε τα αποτελέσματα της βαρύτητας ενός πλανήτη από εκείνη μιας αρχέγονης μαύρης τρύπας της ίδιας μάζας.
Τα ίδια μοντέλα που παράγουν αρχέγονες μαύρες τρύπες, δήλωσε ο Unwin, προσφέρουν επίσης την καλύτερη εξήγηση για το πώς ο μηχανισμός Higgs (που πιστεύεται ότι εμπλουτίζει τη μάζα σε όλα τα σωματίδια) και άλλες βασικές φυσικές εμφανίστηκαν στο σύμπαν. Υπάρχει λοιπόν καλός λόγος να πιστεύουμε ότι υπάρχουν τέτοια πράγματα, ανεξάρτητα από το αν έχουν καταλήξει ή όχι στο ηλιακό μας σύστημα ή σε οποιοδήποτε άλλο σύστημα αστέρων. Αλλά κανείς δεν βρήκε ποτέ κάτι τέτοιο.
Μαύρες τρύπες κάμψης φωτός
Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες πρόσφατες ενδείξεις που υποδηλώνουν ότι μπορεί πραγματικά να υπάρχουν, δήλωσε ο Unwin.
"Νομίζω ότι αυτό είναι αρκετά άγνωστο στην κοινότητα", δήλωσε ο Unwin, "και προσπαθούμε πραγματικά να το φέρουμε σε μεγάλη προσοχή".
Υπάρχει ένα πείραμα που ονομάζεται πείραμα οπτικής βαρύτητας (OGLE) στην Πολωνία. Σαρώνει τον ουρανό για ενδείξεις βαρυτικής «μικροσκοπήσεως», τοποθετεί στο διάστημα όπου ένας πλανήτης ή η βαρύτητα κάποιου άλλου αντικειμένου έχει λυγίσει την πορεία μιας ακτίνας φωτός, προκαλώντας την πλήξη της Γης. Στις περιπτώσεις των αστεριών που μελετάται από το OGLE, αυτή η κάμψη του φωτός μοιάζει ακριβώς με το στιγμιαίο λαμπρό αστέρι.
Αλλά OGLE ανέφερε κάτι περίεργο, είπαν. Έξι φορές, έχει εντοπίσει πολύ σύντομα γεγονότα μικρότερου μήκους 0,3 ημερών, που υποδηλώνουν πολύ γρήγορα μετακινούμενα αντικείμενα μεταξύ 0,5 μαζών της Γης και 20 μαζικών μαζών, τα οποία περικλείουν τα αστέρια. Αυτό δεν είναι το πώς κοιτάζουν οι πλανήτες στο OGLE, είπε ο Unwin και υπάρχει ένας καλός λόγος να υποψιάζεστε ότι τα έξι αντικείμενα μπορεί να είναι πρωταρχικές μαύρες τρύπες. (Μια άλλη πιθανότητα είναι οι ταχέως μετακινούμενοι «ελεύθεροι επιπλέουν πλανήτες» που κινούνται γύρω από τα εξωτερικά αστέρια συστήματα, αλλά τα υπάρχοντα πλανητικά μοντέλα δεν προβλέπουν ότι πολλοί τέτοιοι πλανήτες ζουμίζουν γύρω από το σύμπαν).
Εάν τα έξι αυτά αντικείμενα ήταν μικρά, αρχαίες μαύρες τρύπες, είπε ο Scholtz, τότε αυτό σημαίνει ότι τέτοιες μαύρες τρύπες δεν είναι τόσο σπάνιες στο σύμπαν. Δεν θα περίμενε κανείς να εμφανίζονται σε κάθε σύστημα αστέρων, είπε. Και οι περισσότεροι θα επιπλέουν ελεύθερα μέσα από το διάστημα. Αλλά δεν θα ήταν τρομερά συγκλονιστικό εάν το σύστημά μας πήρε τυχεροί και πήρε το ένα, είπε.
Η θεωρία του πλανήτη 9-μαύρης τρύπας εξηγεί στη συνέχεια δύο μυστήρια: την ανωμαλία αντικειμένων trans-Neptunian και την ανωμαλία του OGLE.
"Αυτά τα δύο πράγματα δείχνουν στην ίδια μάζα", δήλωσε ο Unwin. "Αυτό είναι το πράγμα που μας έκανε ενθουσιασμένους."
"Αυτό είναι το κλειδί," πρόσθεσε ο Scholtz. "Ο πλανήτης που λείπει είναι κάπου μεταξύ ίσως πέντε και 20 μάζες της γης, και τα στοιχεία OGLE δείχνουν κάπου μεταξύ 0,5 και 20 μαζών της Γης, οπότε αυτό είναι αρκετά σύμπτωση".
Εάν η ανωμαλία TNO στην πραγματικότητα αποδειχθεί μαύρη τρύπα, είπε ο Unwin, αυτή είναι μια τεράστια διαπραγμάτευση. Θα αποδείξει την ύπαρξη αρχέγονων μαύρων τρυπών και θα καρφώσει μια μαζική σειρά γι 'αυτούς που θα εξηγούσε πότε ακριβώς στην ιστορία του σύμπαντος που σχηματίστηκαν - που θα εξηγούσε έπειτα πώς δημιουργήθηκαν πολλά άλλα κομμάτια της φυσικής.
Μήπως αυτό σημαίνει είτε ένας ερευνητής είναι πεπεισμένος ότι υπάρχει μια μαύρη τρύπα στο ηλιακό μας σύστημα, ή ακόμα και πιστεύει ότι πιθανότατα υπάρχει εκεί έξω; Όχι, είπαν και οι δύο. Είναι πιθανόν η ανωμαλία TNO να μην δείχνει πραγματικά ένα μόνο βαρύ αντικείμενο, ή ότι η ανωμαλία του OGLE είναι ένα σφάλμα ή το αποτέλεσμα ενός ελαττωματικού εξοπλισμού.
Υπάρχει ακόμη και ο πλανήτης 9;
Μερικοί αστρονόμοι αμφιβάλλουν ότι υπάρχει κάτι εκεί έξω.
"Δεν γνωρίζω αρκετά για τα PBHs για να μάθω πόσα αποθέματα πρέπει να θέσω στην αξιοπιστία της κατοχής ενός στο απομακρυσμένο ηλιακό σύστημα", δήλωσε ο Nathan Kaib, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Οκλαχόμα ο οποίος δεν συμμετείχε στο έργο του Unwin και του Scholtz . "Ωστόσο, θα πω ότι είμαι κάπως σκεπτικός για την αναγκαιότητα του Πλανήτη 9."
Η τροχιακή ανωμαλία του TNO (trans-Neptunian object) φαίνεται να είναι πραγματική, είπε, αλλά αυτή η ιδέα του πλανήτη που κρύβεται εκεί πέρα από τους TNO δεν το εξηγεί καλά. Και, όπως έγραψε σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στις 2 Ιουλίου στο The Astronomical Journal, θα περίμενε κανείς τον πλανήτη 9 να δημιουργήσει άλλες ανωμαλίες που δεν εμφανίστηκαν στα δεδομένα.
"Αυτό με αφήνει κάπως σκεπτικιστή την ύπαρξη του πλανήτη και εάν το PBH υποτίθεται ότι παράγει τα ίδια ... αποτελέσματα με τον πλανήτη, υποθέτω ότι θα ήμουν εξίσου σκεπτικός για αυτό, αλλά αυτό είναι αρκετά ανεξάρτητο από την ιδέα του PBS ", δήλωσε ο Kaib.
Αλλά ορισμένοι αστρονόμοι εξακολουθούν να πιστεύουν ότι υπάρχει ένας πλανήτης εκεί έξω. Και αυτά τα στοιχεία είναι αρκετά ισχυρά και το κυνήγι για έναν πλανήτη έχει προχωρήσει αρκετό καιρό, δήλωσε ο Unwin, ότι αξίζει τουλάχιστον να διερευνήσει αν κάποιο πλανητικό αντικείμενο που δεν είναι πλανήτης προκαλεί το αποτέλεσμα.
Ένας τρόπος για να ελέγξετε, πρότειναν σε ένα έγγραφο που δεν έχει ακόμη δημοσιευθεί στον αρxiv, πριν από την εκτύπωση, είναι να αναζητήσετε σημάδια "εξόντωσης της σκοτεινής ύλης". Οι θεωρίες των PBHs υποδηλώνουν ότι θα περιβαλλόταν από πυκνούς αλογόνους σκοτεινής ύλης που θα μπορούσαν να επιβιώσουν εν μέρει άθικτες ακόμη και μετά από δισεκατομμύρια χρόνια περιπλάνησης στο σύμπαν. Και μερικές θεωρίες της σκοτεινής ύλης υποδηλώνουν ότι μερικές φορές τα σωματίδια της "εκμηδενίζονται" και μετατρέπονται σε φωτόνια ακτίνων-γ. Θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε αυτά τα φωτόνια στη Γη.
(Μια τέτοια ανίχνευση θα λύσει οριστικά ένα τρίτο τεράστιο μυστήριο φυσικής, για εκείνους που παρακολουθούν: αν η σκοτεινή ύλη μπορεί να μετατραπεί σε σωματίδια που αναγνωρίζουμε από το φωτεινό σύμπαν).
Τα τηλεσκόπια μας μπορεί να έχουν ήδη πάρει αυτά τα φωτόνια ακτίνων γάμμα, γράφουν οι ερευνητές. Έτσι, το επόμενο βήμα τους είναι να δουν τα δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi Gamma-ray, το οποίο ανιχνεύει πλατιά μπαλώματα ουρανού για τα σωματίδια, για να δει αν μπορούν να βρουν οποιεσδήποτε υπαινιγμούς ενός.
Από την πιθανότητα το κυνήγι ακτίνων-γ να εμφανίσει μια μικροσκοπική μαύρη τρύπα, είπε ο Σολτς, οι δυνατότητες είναι ατελείωτες. Θα μπορούσαμε ακόμη να στείλουμε μια αποστολή εκεί, είπε.
"Αυτό είναι δυνητικά ευκαιρία να παίξουμε με μια πραγματική μαύρη τρύπα", είπε. "Πόσο συναρπαστικό είναι αυτό;"
Ακόμα, κανείς δεν στοιχηματίζει σε αυτό ακόμα.
