Er Planet 9 faktisk et oprindeligt sort hul?

Kunstnerens indtryk af Planet 9 nagualdesign; Tom Ruen / Wikimedia commons

Astronomer er på sporet af noget stort. Deres mål er mellem 5 og 15 gange Jordens masse og kredser om solen ud over Neptun. Dette er Planet 9, det sidste uopdagede kredsløb i solsystemet. Og dens opdagelse forventes inden for en ikke alt for fjern fremtid.

Årsagen til begejstringen er det voksende bevis på, at Planet 9 må være derude. Astronomer kan se, at andre trans-neptunske kroppe - asteroider, kometer og lignende - ser ud til at klynge sig sammen i mønstre, der ikke let kan forklares, medmindre en stor planet tager sig af dem på en eller anden måde.

Disse beviser antyder planetens masse, men antyder også, at den skal være langt væk - måske 250 gange afstanden fra Jorden til solen, hvorfor det er så svært at få øje på.

Men i dag siger astronomer, at der kan være en anden grund til, at ingen har set Planet 9: fordi det måske slet ikke er en planet. I stedet, siger de, kan vores solsystem være kredset om et oprindeligt sort hul - en supertæt klump af stof på størrelse med en tennisbold. Og hvis det er tilfældet, så skal vi søge efter det på en helt anden måde.

Først lidt baggrund. Kosmologer har længe antaget, at det tidlige univers var fyldt med kvanteudsving, der fik stof til at blive koncentreret i nogle områder og fraværende i andre.

Nogle af disse områder ville have været enorme, og så dannelsen af ​​hele galakser. Men de fleste ville have været små, hvor mange indeholdt nok masse til at fange lys - med andre ord til at danne sorte huller.

Disse såkaldte primordiale sorte huller er helt forskellige fra dem, der er dannet ved sammenbrud af store stjerner eller de supermassive, der raser i centrum af galakser (og som for nylig er blevet afbildet for første gang).

I stedet er de oprindelige sorte huller små og talrige, men svære at få øje på. Der er faktisk få beviser for deres eksistens.

Et sort hul med fem jordmasser (faktisk størrelse 5 cm)

Det var i hvert fald tilfældet indtil tidligere i år, hvor astronomer rapporterede om en række forvirrende observationer, der pegede på muligheden for, at oprindelige sorte huller trods alt kan være almindelige.

Disse observationer kommer fra et eksperiment kaldet Optical Gravitational Lensing Experiment, eller OGLE, som leder efter ændringer i lysstyrken af ​​fjerne stjerner og galakser forårsaget af gravitationslinser. Dette er det relativt sjældne fænomen, hvor en stor masse fokuserer lyset fra et objekt bagved, og fungerer som en linse. Hvis disse objekter justeres på en måde, der placerer Jorden i brændpunktet, får astronomer et forstørret billede af det fjernere objekt gratis.

De fleste gravitationslinser er enorme - for eksempel hele galakser, der fokuserer lys fra endnu fjernere galakser bag dem. Men OGLE har opdaget en række linser, der ser ud til at være meget mindre og tættere, siddende i vores egen galakse. Disse objekter er meget kompakte og omkring fem gange jordens masse.

Ingen ved, hvad de er, men en mulighed er, at de er oprindelige sorte huller. Hvis ja, så skal vores univers være fyldt med dem.

Denne mulighed har tiltrukket sig opmærksomhed fra Jakub Scholtz ved Durham University i Storbritannien og James Unwin ved University of Illinois i Chicago. Hvis OGLE-begivenhederne skyldes en population af primordiale sorte huller, så er det muligt, at orbitale anomalier af trans-neptunske objekter også skyldes et af disse primordiale sorte huller, som blev fanget af solsystemet, siger de. Hvis det er tilfældet, er vi meget tættere på et oprindeligt sort hul, end vi nogensinde havde forestillet os.

Scholtz og Unwin udforsker denne idé i dag. De siger, at Planet 9 kun kan have nået sin nuværende position på en af ​​tre måder. Den første er, at den er dannet på dette fjerne sted. Det er dog usandsynligt, fordi der ikke har været nok tid siden dannelsen af ​​solsystemet til, at den nødvendige tilvækst er sket på den afstand.

Den anden mulighed er, at planeten dannede sig tættere på solen og derefter på en eller anden måde blev slynget ud til sin nuværende placering. Dette er heller ikke sandsynligt, fordi det ville have krævet en katastrofal begivenhed som en nærliggende stjernes bortgang. Men der er ingen beviser for, at dette er sket i solsystemets levetid.

Den sidste mulighed er, at Planet 9 var en fritsvævende planet fanget af solens gravitationsfelt. Lidt er kendt om fritsvævende planeter og deres antal i galaksen.

Men Scholtz og Unwin gør opmærksom på, at hvis denne form for fangst er muligt, så er fangsten af ​​et oprindeligt sort hul også. Vi hævder, at selvom der er en lav sandsynlighed for at fange et jordmasse primordialt sort hul, er det ikke mere usandsynligt end at fange en frit svævende planet med lignende masse, siger de.

De fortsætter med at beregne fangstsandsynligheden baseret på antallet af nærliggende primordiale sorte huller, som OGLE-observationerne antyder.

En konsekvens af denne teori er, at Planet 9 vil være umulig at få øje på med synligt lys og infrarøde teleskoper. Det betyder, at astronomernes nuværende søgninger efter planeten er dømt til at mislykkes.

Et oprindeligt sort hul ville have en meget anden signatur, siger Scholtz og Unwin. De antager, at det ville være omgivet af en glorie af mørkt stof, og at udslettelse af mørkt stof partikler ville generere gammastråler.

Dette signal kan endda være stærkt nok til at blive observeret af Fermi Gamma Ray Space Telescope. Scholtz og Unwin siger, at de planlægger at lede efter dette signal i Fermi-dataene på et tidspunkt i fremtiden.

Det er fascinerende arbejde, der giver et helt nyt perspektiv på Planet 9, og hvordan astronomer skal lede efter det. Det rejser også udsigten til, at en af ​​vores naboer er mere eksotisk, end nogen havde forestillet sig. Et oprindeligt sort hul på vores dørtrin? Har lyst til det!

Ref: arxiv.org/abs/1909.11090 : Hvad hvis Planet 9 er et oprindeligt sort hul?

skjule