Vai planēta 9 patiesībā ir pirmatnējs melnais caurums?

Mākslinieka iespaids par 9. planētu nagualdesign; Toms Rūens / Wikimedia commons

Astronomi meklē kaut ko lielu. Viņu mērķis ir no 5 līdz 15 reizēm lielāks par Zemes masu un riņķo ap Sauli aiz Neptūna. Šī ir planēta 9, pēdējais Saules sistēmas neatklātais orbītas ķermenis. Un tā atklāšana ir gaidāma ne pārāk tālā nākotnē.

Satraukuma iemesls ir arvien pieaugošie pierādījumi, ka planētai 9 noteikti ir jābūt. Astronomi var redzēt, ka citi trans-Neptūna ķermeņi — asteroīdi, komētas un tamlīdzīgi —, šķiet, saplūst kopā tādos veidos, kurus nevar viegli izskaidrot, ja vien liela planēta tos kaut kādā veidā negana.

Šie pierādījumi liecina par planētas masu, bet arī liek domāt, ka tai jābūt tālu — iespējams, 250 reižu lielāks par attālumu no Zemes līdz Saulei, tāpēc to ir tik grūti pamanīt.

Bet šodien astronomi saka, ka var būt vēl viens iemesls, kāpēc neviens nav redzējis planētu 9: jo tā var nebūt planēta. Tā vietā viņi saka, ka mūsu Saules sistēmu var riņķot pirmatnējs melnais caurums — ļoti blīvs matērijas gabals, kas ir aptuveni tenisa bumbiņas lielumā. Un, ja tas tā ir, tad mums tas ir jāmeklē pavisam citā veidā.

Vispirms nedaudz fona. Kosmologi jau sen ir pieņēmuši, ka agrīnais Visums bija piepildīts ar kvantu svārstībām, kuru dēļ matērija dažos reģionos koncentrējās, bet citos tās nebija.

Daži no šiem reģioniem būtu bijuši plaši, radot veselu galaktiku veidošanos. Bet lielākā daļa būtu bijuši niecīgi, un daudzi saturētu pietiekami daudz masas, lai notvertu gaismu, citiem vārdiem sakot, izveidotu melnus caurumus.

Šie tā sauktie pirmatnējie melnie caurumi pilnībā atšķiras no tiem, kas veidojas, sabrūkot lielām zvaigznēm vai supermasīvām zvaigznēm, kas plosās galaktiku centrā (un kuras nesen tika attēlotas pirmo reizi).

Tā vietā sākotnējie melnie caurumi ir niecīgi un daudz, taču tos ir grūti pamanīt. Patiešām, ir maz pierādījumu par to esamību.

Piecu zemju masas pirmatnējais melnais caurums (faktiskais izmērs 5 cm)

Vismaz tā tas bija līdz šī gada sākumam, kad astronomi ziņoja par vairākiem mulsinošiem novērojumiem, kas norādīja uz iespēju, ka pirmatnējie melnie caurumi tomēr var būt izplatīti.

Šie novērojumi nāk no eksperimenta, ko sauc par Optical Gravitational Lensing Experiment jeb OGLE, kas meklē gravitācijas lēcu izraisītas tālu zvaigžņu un galaktiku spilgtuma izmaiņas. Šī ir salīdzinoši reta parādība, kurā liela masa fokusē gaismu no objekta, kas atrodas aiz tā, darbojoties kā lēca. Ja šie objekti izlīdzinās tā, ka Zeme atrodas fokusa punktā, astronomi bez maksas iegūst palielinātu skatu uz attālāko objektu.

Lielākā daļa gravitācijas lēcu ir milzīgas — piemēram, visas galaktikas, kas fokusē gaismu no vēl tālākām galaktikām aiz tām. Taču OGLE ir pamanījis vairākus objektīvus, kas, šķiet, ir daudz mazāki un tuvāki un atrodas mūsu galaktikā. Šie objekti ir ļoti kompakti un apmēram piecas reizes pārsniedz Zemes masu.

Neviens nezina, kas tie ir, bet viena iespēja ir tāda, ka tie ir pirmatnēji melnie caurumi. Ja tā, tad mūsu Visumam jābūt ar tiem piepildītam.

Šī iespēja ir piesaistījusi Jakub Scholtz uzmanību Durhemas universitātē Apvienotajā Karalistē un Džeimsu Unvinu Ilinoisas Universitātē Čikāgā. Ja OGLE notikumi ir saistīti ar pirmatnējo melno caurumu populāciju, iespējams, ka trans-Neptūna objektu orbitālās anomālijas ir saistītas arī ar kādu no šiem pirmatnējiem melnajiem caurumiem, ko tvēra Saules sistēma, viņi saka. Ja tas tā ir, mēs esam daudz tuvāk pirmatnējam melnajam caurumam, nekā jebkad esam iedomājušies.

Šolts un Unvins šodien izpēta šo ideju. Viņi saka, ka planēta 9 ir sasniegusi savu pašreizējo stāvokli tikai vienā no trim veidiem. Pirmais ir tas, ka tas veidojās šajā tālajā vietā. Tomēr tas ir maz ticams, jo kopš Saules sistēmas veidošanās nav bijis pietiekami daudz laika, lai šajā attālumā būtu notikusi nepieciešamā akrecija.

Otra iespēja ir tāda, ka planēta veidojās tuvāk saulei un pēc tam tika kaut kā katapultēta uz savu pašreizējo atrašanās vietu. Arī tas ir maz ticams, jo tam būtu bijis vajadzīgs tāds katastrofāls notikums kā tuvumā esošas zvaigznes aiziešana. Taču nav pierādījumu, ka tas būtu noticis Saules sistēmas dzīves laikā.

Pēdējā iespēja ir tāda, ka planēta 9 bija brīvi peldoša planēta, ko notvēra saules gravitācijas lauks. Par brīvi peldošām planētām un to skaitu galaktikā ir zināms maz.

Taču Šolcs un Unvins norāda, ka, ja šāda veida notveršana ir iespējama, tad arī pirmatnējā melnā cauruma notveršana. Mēs apgalvojam, ka, lai gan ir maza varbūtība, ka tiks notverts Zemes masas pirmatnējais melnais caurums, tas nav mazāk ticams par līdzīgas masas brīvi peldošas planētas notveršanu, viņi saka.

Viņi turpina aprēķināt uztveršanas varbūtību, pamatojoties uz tuvumā esošo pirmatnējo melno caurumu skaitu, ko liecina OGLE novērojumi.

Šīs teorijas sekas ir tādas, ka planētu 9 nebūs iespējams pamanīt ar redzamās gaismas un infrasarkano staru teleskopiem. Tas nozīmē, ka astronomu pašreizējie planētas meklējumi ir lemti neveiksmei.

Pirmajam melnajam caurumam būtu pavisam cits paraksts, saka Šolcs un Unvins. Viņi izvirza hipotēzi, ka to ieskauj tumšās vielas oreols un ka tumšās vielas daļiņu iznīcināšana radītu gamma starus.

Šis signāls varētu būt pat pietiekami spēcīgs, lai to novērotu Fermi gamma staru kosmiskais teleskops. Šolts un Unvins saka, ka nākotnē plāno meklēt šo signālu Fermi datos.

Tas ir aizraujošs darbs, kas sniedz pilnīgi jaunu skatījumu uz planētu 9 un to, kā astronomiem tā būtu jāmeklē. Tas arī rada izredzes, ka kāds no mūsu kaimiņiem ir eksotiskāks, nekā kāds varētu iedomāties. Pirmreizējs melnais caurums uz mūsu sliekšņa? Iedomājieties to!

Atsauce: arxiv.org/abs/1909.11090 : Ko darīt, ja planēta 9 ir pirmatnējais melnais caurums?

paslēpties