211service.com
Er Planet 9 faktisk et ursvart hull?
Kunstnerens inntrykk av Planet 9 nagualdesign; Tom Ruen / Wikimedia commons
Astronomer er på sporet av noe stort. Målet deres er mellom 5 og 15 ganger jordens masse og går i bane rundt solen utenfor Neptun. Dette er Planet 9, den siste uoppdagede kroppen i bane i solsystemet. Og oppdagelsen forventes i en ikke altfor fjern fremtid.
Årsaken til spenningen er det økende beviset på at Planet 9 må være der ute. Astronomer kan se at andre trans-neptunske kropper - asteroider, kometer og lignende - ser ut til å klynge seg sammen i mønstre som ikke lett kan forklares med mindre en stor planet gjeter dem på en eller annen måte.
Disse bevisene antyder planetens masse, men antyder også at den må være langt unna – kanskje 250 ganger avstanden fra jorden til solen, og det er derfor det er så vanskelig å få øye på.
Men i dag sier astronomer at det kan være en annen grunn til at ingen har sett Planet 9: fordi det kanskje ikke er en planet i det hele tatt. I stedet, sier de, kan solsystemet vårt være i bane rundt et opprinnelig sort hull - en supertett materieklump på størrelse med en tennisball. Og hvis det er tilfelle, må vi søke etter det på en helt annen måte.
Først litt bakgrunn. Kosmologer har lenge antatt at det tidlige universet var fylt med kvantesvingninger som førte til at materie ble konsentrert i noen regioner og fraværende i andre.
Noen av disse områdene ville ha vært enorme og dannet hele galakser. Men de fleste ville ha vært bittesmå, med mange som inneholdt nok masse til å fange lys – med andre ord til å danne sorte hull.
Disse såkalte primordiale sorte hullene er helt forskjellige fra de som dannes ved kollapsen av store stjerner eller de supermassive som raser i sentrum av galakser (og som nylig har blitt avbildet for første gang).
I stedet er primordiale sorte hull små og tallrike, men vanskelig å få øye på. Det er faktisk lite bevis for deres eksistens.
Et ursvart hull med fem jordmasser (faktisk størrelse 5 cm)
I det minste var det tilfellet inntil tidligere i år, da astronomer rapporterte om en rekke forvirrende observasjoner som peker på muligheten for at primordiale sorte hull tross alt kan være vanlige.
Disse observasjonene kommer fra et eksperiment kalt Optical Gravitational Lensing Experiment, eller OGLE, som ser etter endringer i lysstyrken til fjerne stjerner og galakser forårsaket av gravitasjonslinser. Dette er det relativt sjeldne fenomenet der en stor masse fokuserer lyset fra en gjenstand bak den, og fungerer som en linse. Hvis disse objektene justeres på en måte som plasserer Jorden i fokuspunktet, får astronomer en forstørret visning av det fjernere objektet gratis.
De fleste gravitasjonslinser er enorme - for eksempel hele galakser som fokuserer lys fra enda fjernere galakser bak dem. Men OGLE har oppdaget en rekke linser som ser ut til å være mye mindre og nærmere, sittende innenfor vår egen galakse. Disse objektene er svært kompakte og omtrent fem ganger massen av jorden.
Ingen vet hva de er, men en mulighet er at de er opprinnelige sorte hull. I så fall må universet vårt være fylt med dem.
Denne muligheten har tiltrukket seg oppmerksomheten til Jakub Scholtz ved Durham University i Storbritannia og James Unwin ved University of Illinois i Chicago. Hvis OGLE-hendelsene skyldes en populasjon av primordiale sorte hull, er det mulig at orbitale anomalier til trans-neptunske objekter også skyldes et av disse primordiale sorte hullene som ble fanget opp av solsystemet, sier de. Hvis det er tilfelle, er vi mye nærmere et opprinnelig sort hull enn vi noen gang hadde forestilt oss.
Scholtz og Unwin utforsker denne ideen i dag. De sier at Planet 9 kan ha nådd sin nåværende posisjon på bare én av tre måter. Den første er at den ble dannet på dette fjerne stedet. Dette er imidlertid usannsynlig fordi det ikke har gått nok tid siden dannelsen av solsystemet til at den nødvendige akkresjonen har skjedd på den avstanden.
Den andre muligheten er at planeten dannet seg nærmere solen og deretter på en eller annen måte ble kastet ut til sin nåværende plassering. Også dette er usannsynlig, fordi det ville ha krevd en katastrofal hendelse som bortgangen til en nærliggende stjerne. Men det er ingen bevis for at dette har skjedd i solsystemets levetid.
Den siste muligheten er at Planet 9 var en frittflytende planet fanget av solens gravitasjonsfelt. Lite er kjent om frittsvevende planeter og deres antall i galaksen.
Men Scholtz og Unwin påpeker at hvis denne typen fangst er mulig, så er fangst av et opprinnelig sort hull også mulig. Vi hevder at selv om det er lav sannsynlighet for å fange et jordmasse primordialt sort hull, er det ikke mer usannsynlig enn å fange en fritt flytende planet med lignende masse, sier de.
De fortsetter med å beregne fangstsannsynligheten basert på antall nærliggende primordiale sorte hull som OGLE-observasjonene antyder.
En konsekvens av denne teorien er at Planet 9 vil være umulig å få øye på med synlig lys og infrarøde teleskoper. Det betyr at astronomenes nåværende søk etter planeten er dømt til å mislykkes.
Et primordielt sort hull ville ha en helt annen signatur, sier Scholtz og Unwin. De antar at den ville være omgitt av en glorie av mørk materie og at utslettelse av mørk materie partikler ville generere gammastråler.
Dette signalet kan til og med være sterkt nok til å bli observert av Fermi Gamma Ray-romteleskopet. Scholtz og Unwin sier at de planlegger å se etter dette signalet i Fermi-dataene på et tidspunkt i fremtiden.
Det er et fascinerende arbeid som gir et helt nytt perspektiv på Planet 9 og hvordan astronomer bør se etter den. Det øker også utsiktene til at en av våre naboer er mer eksotisk enn noen hadde forestilt seg. Et opprinnelig sort hull på dørstokken vår? Har lyst på det!
Ref: arxiv.org/abs/1909.11090 : Hva om Planet 9 er et opprinnelig svart hull?