Dva fyzici si myslí, že bychom měli zkontrolovat, zda se v naší sluneční soustavě skrývá stará černá díra grapefruitu. A ten malý, těžký předmět by ve skutečnosti mohl nahradit teoretickou planetu, o níž si někteří vědci myslí, že by mohla tahat za jiné objekty v naší sluneční soustavě, tzv. Planetu 9.
Znamená to, že v našem koutě vesmíru se skrývá černá díra? Ne, říkali vědci.
Ale shromáždili argument pro jeho existenci, o kterém si myslí, že je natolik přesvědčivý, že stojí za to se na něj podívat.
Takto to vypadá:
Daleko ve vnějším dosahu sluneční soustavy, kolem místa, kde Neptun, naše nejvzdálenější známá planeta, obíhá, existuje hrst malých objektů, které se chovají podivně. Tyto „trans-nuptunské objekty“ (TNO) se shlukují neobvyklým způsobem a mají sklon rotovat kolem os, které směřují k jednomu širokému pruhu oblohy, daleko od větších známých planet. Kriticky také TNO obíhají v jiné rovině, než osm známých planet. To naznačuje, že na ně tahá něco jiného svou gravitací.
Někteří astronomové se podívali na tento podivný vzorec, provedli některé výpočty a dospěli k závěru, že tam musí být jiná planeta, jedna, která je 10 až 20krát větší než hmotnost Země a sleduje rozedranou oběžnou dráhu, která ji nese mnohokrát stovkykrát daleko od Země slunce. Je to bizarní teorie, obvykle nazývaná „Planet 9“, ale ta, kterou astronomové berou vážně. Lov na planetě 9 pokračuje už roky a astronomové využívají k prozkoumání nejvzdálenějších částí sluneční soustavy vizuální světlo a infračervené dalekohledy.
"Věděli jsme, že gravitace je důležitá věc," řekl Jakub Scholtz, fyzik na Durhamské univerzitě v Anglii a jeden ze dvou astronomů, kteří za touto myšlenkou stojí. „Nemusí to být planeta. Největší nebo možná nejsmyslnější vysvětlení je, že je to planeta. Ale jako teoretičtí fyzici víme, že kosmologie raného vesmíru může velmi snadno představit řadu velmi zajímavých nových teoretických těla - jedním z nich… jsou pravěké černé díry. “
Pravěké černé díry se liší
Obvykle, když mluvíme o černých dírách, máme na mysli obrovské objekty vytvořené, když se obří hvězdy zhroutí do sebe, zachycují jejich masy v nekonečně hustých singularitách, obklopené obřími „horizonty událostí“, z nichž nemůže uniknout žádné světlo. Někteří kosmologové se však domnívají, že v prvních chvílích vesmíru, kdy bylo vše horké a husté a řítilo se pryč od Velkého třesku a dosud se nevytvořily žádné hvězdy, se již objevovaly černé díry.
Tito prapůvodní duchové vesmírného stvoření by se vytvořili, kdyby byly kousky té rané hmoty rozdrceny tak pevně, že se zhlukly do singularit.
„Tato část vesmíru je tak hustá, jen se stává černou dírou,“ řekl Scholtz Live Science.
Tyto černé díry by byly menší než hvězdné černé díry vytvořené z kolabujících hmotných hvězd, řekl James Unwin, fyzik z Chicagské univerzity a spoluautor článku. A podle některých modelů by byly jen hrstkou časů těžší než Země.
Černá díra této hmoty by nevypadala jako nic jiného, řekl Unwin. Její horizont událostí by byl nepatrný - o velikosti grapefruitu, pokud je to pětinásobek hmotnosti Země, a velikosti bowlingové koule při 10násobku hmotnosti Země. Ale gravitace je gravitace. Pokud by PBH našel cestu do naší sluneční soustavy, černá díra by obíhla slunce jako planeta a tahala by na trpasličí planety a asteroidy stejně jako teoretická planeta 9. Neexistoval by žádný způsob, jak rozeznat účinky gravitace planety z působení prapůvodní černé díry stejné hmotnosti.
Stejné modely, které produkují pravěké černé díry, Unwin řekl, také nabízejí nejlepší vysvětlení toho, jak se Higgsův mechanismus (myšlenka nasávat hmotu na všechny částice) a další základní fyzika objevila ve vesmíru. Existuje tedy dobrý důvod si myslet, že tyto věci existují, ať už od té doby skončily v naší sluneční soustavě nebo v jakékoli jiné hvězdné soustavě. Ale nikdo ji nikdy nenašel.
Černé díry ohýbající světlo
Existuje však několik nedávných důkazů, které by naznačovaly, že by mohly skutečně existovat, řekl Unwin.
"Myslím, že to je v komunitě docela neznámé," řekl Unwin, "a my se to opravdu snažíme upozornit na širokou pozornost."
V Polsku je experiment nazvaný Optický gravitační experiment objektivu (OGLE). Skenuje oblohu, aby zjistila gravitační „mikročočky“, místa v prostoru, kde gravitace planety nebo jiného objektu ohýbala cestu paprsku světla a způsobila, že zasáhne Zemi. V případě hvězd, které studoval OGLE, vypadá toto ohýbání světla jako hvězda, která se momentálně rozzáří.
Ale OGLE ohlásili něco zvláštního, řekli. Šestkrát si všiml velmi krátkých mikrolensingových událostí, kratších než 0,3 dne, což svědčí o tom, že se rychle pohybující se objekty pohybují mezi hvězdami o hmotnosti 0,5 Země až 20 Země. Unwin řekl, že to není způsob, jakým planety hledají na OGLE, a existuje dobrý důvod se domnívat, že by šest objektů mohlo být pravěkých černých děr. (Další možností je velmi rychle se pohybující „volné plovoucí planety“ pohybující se kolem vnějších hvězdných systémů, ale současné planetární modely by nepředpovídaly, že mnoho takových planet se přibližuje kolem vesmíru.)
Pokud těch šest objektů bylo malé, staré černé díry, řekl Scholtz, to znamená, že takové černé díry nejsou ve vesmíru tak vzácné. Nečekal byste, že se objeví v každé hvězdné soustavě, řekl. A většina by volně plavala vesmírem. Ale nebylo by hrozně šokující, kdyby náš systém měl štěstí a jeden zvedl, řekl.
Teorie Planet 9-černé díry pak vysvětluje dvě záhady: transneptunovskou anomálii objektu a OGLE anomálii.
„Tyto dvě věci ukazují na stejný rozsah hmotností,“ řekl Unwin. "To je věc, díky které jsme byli docela nadšeni."
„To je klíčová věc,“ dodal Scholtz. "Chybějící planeta je někde mezi asi pěti a 20 hmotami Země a důkaz OGLE ukazuje někde mezi 0,5 a 20 hmotami Země. Tohle je tedy docela náhoda."
Pokud se anomálie TNO skutečně ukáže jako černá díra, Unwin řekl, to je obrovská věc. Dokázalo by to existenci pravěkých černých děr a pro ně přibijeme masový rozsah, který by vysvětlil, kdy přesně v historii vesmíru se vytvořili - což by pak vysvětlilo, jak vzniklo mnoho dalších fyzických kousků.
Znamená to, že je buď vědec přesvědčen, že v naší sluneční soustavě je černá díra, nebo si dokonce myslí, že tam asi je jedna? Ne, oba řekli. Je možné, že anomálie TNO ve skutečnosti neukazuje na jediný těžký předmět, nebo že anomálie OGLE je náhoda nebo výsledek chybného vybavení.
Existuje dokonce Planet 9?
Někteří astronomové pochybují, že tam vůbec něco je.
"Nevím dost o PBH, abych věděl, kolik zásob by bylo možné věrohodně mít ve vzdálené sluneční soustavě," řekl Nathan Kaib, astronom na Oklahomské univerzitě, který nebyl zapojen do Unwinovy a Scholtzovy práce. . "Řeknu však, že jsem poněkud skeptický ohledně nutnosti planety 9."
Říká se, že orbitální anomálie TNO (transneptunského objektu) se zdá být skutečná, ale tato představa, že se planeta skrývá mimo TNO, to nevysvětluje tak dobře. A jak psal v článku publikovaném 2. července v Astronomickém časopise, očekával byste, že Planet 9 vytvoří další anomálie, které se v datech neobjevily.
"To mě nechává poněkud skepticky k existenci planety, a pokud má PBH produkovat stejné ... efekty jako planeta, myslím, že bych byl stejně skeptický, ale to je docela nezávislé na myšlence Samotní PBH, “řekl Kaib.
Ale někteří astronomové si stále myslí, že tam je planeta. A tento důkaz je dostatečně silný a hon na planetu pokračoval dostatečně dlouho, řekl Unwin, že alespoň stojí za to prozkoumat, zda nějaký efekt podobný planetě, který není planeta, způsobuje.
Jedním ze způsobů, jak to zkontrolovat, navrhli v dosud ne-recenzovaném příspěvku zveřejněném online na předtiskovém serveru arXiv, je hledat známky „ničení temné hmoty“. Teorie PBH naznačují, že by byly obklopeny hustými svatozáří temné hmoty, která by mohla částečně přežít i po miliardách putování vesmíru. A některé teorie temné hmoty naznačují, že její částice někdy „zničí“ a promění se v fotony gama. Mohli bychom potenciálně detekovat tyto fotony na Zemi.
(Taková detekce by přesvědčivě vyřešila třetí obří fyzikální tajemství pro ty, kteří sledují: zda se temná hmota může proměnit v částice, které poznáme ze světelného vesmíru.)
Naše dalekohledy možná už zachytily fotony gama, jak vědci napsali. Jejich dalším krokem je tedy prohlížet data z Fermiho gama-kosmického dalekohledu, který skenuje široké částice nebe pro částice, aby zjistil, zda mohou najít nějaké náznaky jednoho.
Pokud jde o šanci, gama-ray lov neobjeví malou černou díru, řekl Scholtz, možnosti jsou nekonečné. Mohli bychom tam dokonce poslat misi, řekl.
„Je to potenciální příležitost hrát si se skutečnou černou dírou,“ řekl. "Jak je to vzrušující?"
Přesto na to nikdo vsadil.
