Двама физици смятат, че трябва да проверим дали има древна, черна дупка с грейпфрут, която се крие в нашата Слънчева система. И този мъничък тежък предмет всъщност може да заеме мястото на теоретична планета, за която някои изследователи смятат, че може да дърпа други обекти в нашата Слънчева система, така наречената Планета 9.
Това означава ли, че в нашия ъгъл на космоса се крие черна дупка? Не, казаха изследователите.
Но те събраха аргумент за неговото съществуване, който според тях е достатъчно убедителен, за да си струва да разгледаме.
Ето как става:
Далеч във външните достижения на Слънчевата система, минаващ около орбита на Нептун, най-отдалечената ни известна планета, има шепа малки предмети, които се държат странно. Тези "транс-нуптунови обекти" (TNOs) се струпват заедно по необичайни начини и те са склонни да се въртят около аксиси, които сочат към една широка част от небето, далеч от по-големите известни планети. Също така критично, TNOs орбитира в различна равнина от осемте известни планети. Това предполага, че нещо друго ги дърпа със своята гравитация.
Някои астрономи погледнаха този странен модел, направиха някои изчисления и стигнаха до извода, че трябва да има друга планета, една, която е 10 до 20 пъти по-голяма от масата на Земята и да следва орбита орбита, която я носи много стотици пъти разстоянието на Земята от слънце. Това е причудлива теория, която обикновено се нарича "Планета 9", но тази, която астрономите приемат насериозно. Ловът на Планета 9 продължава от години, като астрономите използват визуална светлина и инфрачервени телескопи, за да сканират най-отдалечените части на Слънчевата система.
„Нещото, което разбрахме, е, че гравитацията е важното“, казва Якуб Шолц, физик от университета в Дърам в Англия и един от двамата астрономи, стоящи зад идеята. „Не е необходимо да бъде планета. Най-светското или може би най-разумното обяснение е, че е планета. Но като теоретични физици, ние знаем, че космологията в ранната Вселена може много лесно да въведе редица много интересни нови теоретични тела - едно от които ... е изначални черни дупки. "
Първичните черни дупки са различни
Обикновено, когато говорим за черни дупки, имаме предвид огромни обекти, образувани, когато гигантски звезди се сриват в себе си, улавяйки своите маси в безкрайно плътни особености, заобиколени от гигантски „хоризонти на събитията“, от които никоя светлина не може да избяга. Но някои космолози смятат, че в първите моменти на Вселената, когато всичко е било горещо и плътно и се е впуснало далеч от Големия взрив, а още не са се образували звезди, вече се появяват черни дупки.
Тези изначални призраци от създаването на Вселената щяха да се образуват, когато парченца от тази ранна материя бяха смачкани заедно така плътно, че се кондензират в особености.
"Тази част от Вселената е толкова плътна, тя просто се превръща в черна дупка", казва Шолц пред Live Science.
Тези черни дупки биха били по-малки от звездни черни дупки, образувани от свиващи се масивни звезди, заяви Джеймс Унвин, физик от Чикагския университет и съавтор на статията. И според някои модели те биха били просто шепа пъти по-тежки от Земята.
Черната дупка от тази маса няма да прилича много на нищо, каза Унвин. Нейният хоризонт на събитията би бил мъничък - за размера на грейпфрут, ако е пет пъти по-голям от масата на Земята, и размера на топка за боулинг 10 пъти по-голяма от земната маса. Но гравитацията е гравитацията. Ако PBH намери път в нашата Слънчева система, тази черна дупка ще излезе в орбита на Слънцето, както планетата и ще дърпа планети и астероиди джудже, точно както теоретичната планета 9. Няма да има начин да се разберат ефектите на гравитацията на планетата от тази на изначална черна дупка със същата маса.
Същите модели, които произвеждат първични черни дупки, каза Унвин, също предлагат най-доброто обяснение за това как механизмът на Хигс (смята се, че вменява маса върху всички частици) и друга основна физика се появяват във Вселената. Така че има основателна причина да мислим, че тези неща съществуват, независимо дали някога са се озовали в нашата слънчева система или друга звездна система. Но никой никога не го е намерил.
Светлина за огъване на черни дупки
Въпреки това има някои скорошни доказателства, които предполагат, че те наистина могат да съществуват, каза Унвин.
"Смятам, че това е доста непознато в общността", каза Унвин, "и ние наистина се опитваме да го привлечем до широко внимание."
Има експеримент, наречен Оптичен гравитационен експеримент за легиране (OGLE) в Полша. Той сканира небето за доказателства за гравитационно „микросензиране“, места в космоса, където една планета или гравитация на някой друг обект са огънали пътя на светлинен лъч, карайки го да удари Земята. В случаите на звездите, изследвани от OGLE, това огъване на светлината просто прилича на звездата за миг.
Но OGLE съобщиха за нещо странно, казаха те. Шест пъти той е забелязал много кратки събития на микроелементиране, дълги по-малко от 0,3 дни, което подсказва за много бързо движещи се обекти между 0,5 земни маси и 20 земни маси, ципиращи минали звезди. Не така изглеждат планетите към OGLE, каза Унвин, и има основателна причина да се подозира, че шестте обекта може да са първични черни дупки. (Друга възможност е много бързо движещите се „плаващи плаващи планети“ да се движат около извънзвездни системи, но настоящите планетарни модели не биха предвидили, че много такива планети се увеличават около Вселената.)
Ако тези шест предмета бяха малки, древни черни дупки, каза Шолц, тогава това означава, че такива черни дупки не са толкова редки във Вселената. Не бихте очаквали те да се появят във всяка звездна система, каза той. И повечето биха плавали свободно из космоса. Но не би било ужасно шокиращо, ако системата ни извади късмет и го вземе, каза той.
Теорията на планетата с 9 черни дупки обяснява след това две мистерии: транснептуновата обектна аномалия и аномалията OGLE.
"Тези две неща сочат еднакъв масов диапазон", каза Унвин. "Това е нещото, което много ни развълнува."
"Това е ключовото нещо", добави Шолц. „Липсващата планета е някъде между може би пет и 20 земни маси и доказателствата на OGLE сочат някъде между 0,5 и 20 земни маси. Така че това е съвсем съвпадение.“
Ако аномалията на TNO всъщност се окаже черна дупка, каза Унвин, това е огромна сделка. Това ще докаже съществуването на изначални черни дупки и ще намали маса за тях, която би обяснила кога точно в историята на Вселената са се образували - което би обяснило как възникват много други битове на физиката.
Това означава ли, че или изследователят е убеден, че в нашата слънчева система има черна дупка, или дори мисли, че вероятно има такава? Не, и двамата казаха. Възможно е аномалията на TNO всъщност да не сочи към един тежък обект или че аномалията OGLE е флюк или резултат от повреда на оборудването.
Планета 9 дори съществува?
Някои астрономи се съмняват, че изобщо има нещо.
"Не знам достатъчно за PBHs, за да знам колко запаси да вложим в правдоподобността да има такава в далечната Слънчева система", казва Нейтън Кайб, астроном от Университета в Оклахома, който не е участвал в работата на Унуин и Шолц , "Все пак ще кажа, че съм малко скептичен към необходимостта от Планета 9."
Орбиталната аномалия на TNO (транснептунов обект) изглежда е истинска, каза той, но тази идея за планетата, която се крие отвъд TNOs, не го обяснява толкова добре. И както той написа в документ, публикуван на 2 юли в The Astronomical Journal, бихте очаквали Планета 9 да създаде други аномалии, които не са се появили в данните.
"Това ме оставя някак скептично настроено към съществуването на планетата и ако се предполага, че PBH ще произведе същите ... ефекти като планетата, предполагам и аз бих бил също толкова скептичен към нея, но това е доста независимо от идеята за Самите PBH - каза Кайб.
Но някои астрономи все още смятат, че там има планета. И това доказателство е достатъчно силно и ловът на планета е продължил достатъчно дълго, каза Унвин, че най-малкото си струва да проучи дали някой подобен на планетата обект, който не е планета, причинява ефекта.
Един от начините за проверка, те предложиха в все още нерецензирана книга, публикувана онлайн в сървъра за отпечатване arXiv, е да се търсят признаци на „унищожаване на тъмната материя“. Теориите на PBHs предполагат, че те биха били заобиколени от плътни ореоли от тъмна материя, които биха могли да оцелеят частично непокътнати дори след милиарди години скитане във Вселената. А някои теории за тъмната материя предполагат, че понякога нейните частици „унищожават“ и се превръщат в фотони на гама-лъчи. Бихме могли да открием тези фотони на Земята.
(Подобно откриване би решило окончателно трета гигантска загадка за физиката за тези, които следят: дали тъмната материя може да се превърне в частици, които разпознаваме от светещата вселена.)
Нашите телескопи може би вече са взели тези фотони от гама-лъчи, пишат изследователите. Следователно, следващата им стъпка е да прегледат данните от космическия телескоп Fermi Gamma-ray, който сканира широки петна на небето за частиците, за да види дали могат да намерят някакви намеци за такава.
Възможно е ловът на гама-лъчи да покаже малка черна дупка, каза Шолц, възможностите са безкрайни. Дори бихме могли да изпратим мисия там, каза той.
"Това е потенциално възможност да се играе с истинска черна дупка", каза той. "Колко вълнуващо е това?"
Все пак никой още не залага на него.
