Kaksi fyysikkoa ajattelee, että meidän pitäisi tarkistaa, onko aurinkojärjestelmässä piilossa muinaista greipin kokoista mustaa reikää. Ja tämä pieni, raskas esine saattaa tosiasiassa korvata teoreettisen planeetan, jonka joidenkin tutkijoiden mielestä saattaa vetää muita aurinkokunnan järjestelmäämme, ns. Planet 9.
Tarkoittaako se, että avaruuskulmassa on todella piilossa musta aukko? Ei, tutkijat sanoivat.
Mutta he ovat koonneet väitteen olemassaololleen, jonka heidän mielestään on riittävän pakottava, jotta se kannattaa tutkia.
Näin se menee:
Kaukana aurinkokunnan ulkopuolella, sen ohitse, missä Neptunus, kaikkein tunnetuin planeettamme, kiertää, on kourallinen pieniä esineitä, jotka käyttäytyvät omituisesti. Nämä "Nuptunian rajat ylittävät esineet" (TNO) ryhmittyvät toisiinsa epätavallisilla tavoilla, ja niillä on taipumus pyöriä akselien ympäri, jotka osoittavat kohti taivaan yhtä laajaa karjaa, kauempana tunnetuimmista planeetoista. Lisäksi kriittisesti TNO kiertää eri tasossa kuin kahdeksan tunnettua planeettaa. Tämä viittaa siihen, että jotain muuta vetää heitä vakavuudellaan.
Jotkut tähtitieteilijät ovat tarkastelleet tätä outoa mallia, suorittaneet joitain laskelmia ja todenneet, että siellä on oltava toinen planeetta, joka on 10 - 20-kertainen maapallon massaan ja seuraa huonoa kiertorataa, joka kuljettaa sitä satoja kertoja maan etäisyydestä aurinko. Se on outo teoria, jota yleensä kutsutaan "Planet 9", mutta jonka astronomit ottavat vakavasti. Planet 9: n metsästys on jatkunut vuosien ajan, ja tähtitieteilijät käyttävät visuaalista valoa ja infrapuna-kaukoputkia aurinkojärjestelmän syrjäisimpien osien skannaamiseen.
"Tajusimme, että painovoima on tärkeä asia", sanoi Jakub Scholtz, fyysikko Durhamin yliopistossa Englannissa ja yksi kahdesta idean taustalla olevasta tähtitieteilijästä. "Sen ei tarvitse olla planeetta. Kaikkein arkipäiväisin tai ehkä kaikkein järkevin selitys on, että se on planeetta. Mutta teoreettisina fyysikoina tiedämme, että universumin varhainen kosmologia voi helposti tuoda esille joukon erittäin mielenkiintoisia uusia teoreettisia teoriaita. ruumiit - joista yksi on alkeellisia mustia aukkoja. "
Ensisijaiset mustat aukot ovat erilaisia
Yleensä, kun puhumme mustista reikistä, tarkoitamme valtavia esineitä, jotka muodostuvat, kun jättilähettäjät romahtavat itseensä, tarttumalla massaansa äärettömän tiheisiin singulaarisuuksiin, joita ympäröivät jättiläiset "tapahtumahorisontit", joista valo ei pääse. Mutta jotkut kosmologit uskovat, että maailmankaikkeuden ensimmäisinä hetkinä, kun kaikki oli kuuma ja tiheä ja kiirehtii pois Suuresta räjähdyksestä eikä tähtiä ollut vielä muodostunut, mustia reikiä oli jo syntymässä.
Nämä maailmankaikkeuden luomisen ensisijaiset aaveet olisivat muodostuneet, kun tuon varhaisen aineen palat murskataan yhteen niin tiukasti, että ne tiivistyvät singulaarisuuksiin.
"Tuo osa maailmankaikkeutta on niin tiheä, siitä tulee vain musta aukko", Scholtz kertoi Live Science: lle.
Nämä mustat aukot olisivat pienempiä kuin massiivisten tähtien romahtamiseen muodostetut tähtimustat, sanoo Chicagon yliopiston fyysikko James Unwin ja lehden kirjoittaja. Ja joidenkin mallien mukaan ne olisivat vain kourallinen kertaa raskaampia kuin Maa.
Tuon massan musta aukko ei näytä paljoalta mistään, Unwin sanoi. Sen tapahtumahorisontti olisi pieni - noin greipin koko, jos se on viisinkertainen maapallon massaan, ja keilapallo, joka on 10-kertainen maan massaan nähden. Mutta painovoima on painovoima. Jos PBH löytäisi tiensä aurinkokuntamme, tuo musta aukko kiertäisi aurinkoa kuin planeetta johtaisi, ja se hinaa kääpiöplanetooneilla ja asteroideilla aivan kuten teoreettinen planeetta 9 tekisi. Ei olisi mitenkään mahdollista kertoa planeetan painovoiman vaikutuksia saman massan alkeis-mustan aukon vaikutuksesta.
Samat mallit, jotka tuottavat alkeellisia mustia reikiä, Unwin sanoi, tarjoavat myös parhaan selityksen, kuinka Higgs-mekanismi (jonka ajateltiin imevän massaa kaikkiin hiukkasiin) ja muut perusfysiikat nousivat maailmankaikkeuteen. Joten on syytä ajatella, että nämä asiat ovat olemassa, riippumatta siitä, onko mitään siitä lähtien päätynyt aurinkokuntamme tai muuhun tähtijärjestelmään. Mutta ketään ei oikeastaan ole koskaan löytänyt.
Mustat reikät taivuttamassa valoa
On kuitenkin olemassa joitain viimeaikaisia todisteita siitä, että niitä voisi todella olla olemassa, Unwin sanoi.
"Minusta tämä on melko tuntematonta yhteisössä," Unwin sanoi, "ja yritämme todella kiinnittää siihen laajan huomion."
Puolassa on kokeilu nimeltään OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment). Se etsii taivaalta todisteita painovoimaisesta "mikrosekoituksesta" paikoista avaruudessa, jossa planeetta tai jonkin muun esineen painovoima on taivuttanut valonsäteen polkua aiheuttaen sen iskevän maahan. OGLEn tutkimissa tähtitapauksissa tämä valon taipuminen näyttää tähtien hetkelliseltä kirkkaalta.
Mutta OGLE on ilmoittanut jotain outoa, he sanoivat. Kuusi kertaa, se on havainnut hyvin lyhyitä, alle 0,3 päivän pituisia mikroneuvontatapahtumia, jotka viittaavat erittäin nopeasti liikkuviin kohteisiin välillä 0,5 Maan massaa ja 20 Maan massaa, jotka vetoavat ohi tähtiin. Unwen mukaan planeetat eivät näytä tältä OGLE: lta, ja on syytä epäillä, että kuusi esinettä saattavat olla ensisijaisia mustia aukkoja. (Toinen mahdollisuus on erittäin nopeasti liikkuvat "vapaasti kelluvat planeetat", jotka liikkuvat tähtijärjestelmien ulkopuolella, mutta nykyiset planeettamallit eivät ennusta, että monet tällaiset planeetat lähentävät maailmankaikkeutta.)
Jos nämä kuusi esinettä olivat pieniä, muinaisia mustia reikiä, Scholtz sanoi, niin se tarkoittaa, että sellaiset mustat aukot eivät ole niin harvinaisia maailmankaikkeudessa. Et odota heidän näkyvän jokaisessa tähtijärjestelmässä, hän sanoi. Ja suurin osa kelluisi vapaasti avaruuden läpi. Mutta se ei olisi kovin järkyttävää, jos järjestelmämme onnekas ja noutaa yhden, hän sanoi.
Planet 9-mustan aukon teoria selittää sitten kaksi mysteeriä: trans-Neptunian esineen poikkeavuuden ja OGLE-poikkeaman.
"Nämä kaksi asiaa osoittavat samalla massaalueella", Unwin sanoi. "Tämä on asia, joka sai meidät innostumaan."
"Se on tärkein asia", Scholtz lisäsi. "Kadonnut planeetta on jossain välillä viisi ja 20 maapallon massaa, ja OGLE-todisteet osoittavat joskus välillä 0,5 ja 20 maapallon massaa. Joten tämä on melko sattumaa."
Jos TNO-poikkeavuus todellakin osoittautuu mustana aukkoksi, Unwin sanoi, se on valtava juttu. Se todistaa alkukantaisten mustien reikien olemassaolon ja naulaa heille massaalue, joka selittää milloin tarkalleen niiden muodostaman universumin historiassa - mikä selittää sitten kuinka monet muut fysiikan bitit syntyivät.
Tarkoittaako tämä, että joko tutkija on vakuuttunut siitä, että aurinkokunnassamme on musta aukko, vai edes ajattelee, että siellä on todennäköisesti yksi aukko? Ei, he molemmat sanoivat. On mahdollista, että TNO-poikkeavuus ei oikeastaan osoita yhtä raskasta esinettä tai että OGLE-poikkeavuus on epäkohta tai virheellisten laitteiden seuraus.
Onko Planet 9 edes olemassa?
Jotkut tähtitieteilijät epäilevät, että siellä on mitään.
"En tiedä tarpeeksi PBH: sta, jotta voin tietää, kuinka paljon varastotaakkaa on mahdollista käyttää kaukana olevassa aurinkojärjestelmässä", sanoi Nathan Kaib, Oklahoman yliopiston tähtitieteilijä, joka ei ollut mukana Unwinin ja Scholtzin työssä. . "Sanon kuitenkin, että olen hieman skeptinen Planet 9: n välttämättömyydestä."
Hänen mukaansa TNO: n (trans-Neptunian esine) kiertoradan poikkeavuus näyttää olevan todellinen, mutta tämä ajatus planeetasta, joka piiloutuu sinne TNO: n ulkopuolelle, ei selitä sitä niin hyvin. Ja kuten hän kirjoitti 2. heinäkuuta The Astronomical Journal -lehdessä julkaistussa lehdessä, odotit Planet 9: n luonevan muita poikkeavuuksia, joita ei ole esiintynyt tiedoissa.
"Tämä jättää minut jonkin verran skeptiseksi planeetan olemassaolosta, ja jos PBH: n oletetaan tuottavan samat… vaikutukset kuin planeetalla, luulen olleen yhtä skeptinen myös sen suhteen, mutta tämä on melko riippumaton ajatuksesta PBH: t itse ", Kaib sanoi.
Mutta jotkut tähtitieteilijät uskovat silti, että siellä on planeetta. Ja tämä näyttö on riittävän vahvaa, ja planeetan metsästys on jatkunut riittävän kauan, Unwin sanoi, että ainakin kannattaa tutkia, aiheuttaako jokin planeettamainen esine, joka ei ole planeetta, vaikutusta.
Yksi tapa tarkistaa, he ehdottivat vertaisarvioimattomassa julkaisussa, joka julkaistiin verkossa preprint-palvelimen arXiviin, on etsiä merkkejä "pimeän aineen tuhoutumisesta". PBH: n teoriat viittaavat siihen, että niitä ympäröivät tiheät pimeän aineen halot, jotka voisivat selviytyä osittain ehjinä jopa miljardeja vuosia vaeltaessa maailmankaikkeutta. Ja jotkut pimeän aineen teoriat viittaavat siihen, että joskus sen hiukkaset "tuhoutuvat" ja muuttuvat gammasäteen fotoneiksi. Voimme mahdollisesti havaita nuo fotonit maan päällä.
(Tällainen havaitseminen ratkaisee ratkaisevasti kolmannen jättiläisfysiikan mysteerin seuraajille: Voiko tumma aine muuttua hiukkasiksi, jotka tunnemme valoisasta maailmankaikkeudesta.)
Teleskooppimme ovat ehkä jo poimineet nuo gammasäteilyfotonit, tutkijat kirjoittivat. Joten heidän seuraava askel on etsiä tietoja Fermi Gamma-ray Space Telescope -sovelluksesta, joka skannaa hiukkasille laajoja taivaanpisteitä nähdäkseen, löytävätkö niistä vinkkejä yhdestä.
Gamma-säteilymetsästys osoittaa melkein mustan aukon, Scholtz sanoi, että mahdollisuudet ovat rajattomat. Voisimme jopa lähettää tehtävän sinne, hän sanoi.
"Tämä on mahdollisuus mahdollisuus pelata oikean mustan aukon kanssa", hän sanoi. "Kuinka mielenkiintoista se on?"
Kukaan ei vedä sitä vielä.
