O nouă ipoteză susţină că misterioasa Planetă 9 a Sistemului Solar ar fi de fapt o gaură neagră primordială
foto: publika.md
Doi astrofizicieni au lansat o nouă ipoteză cu privire la misterioasa Planetă 9 a Sistemului Solar, planetă ce nu a fost încă observată direct dar care influenţează traiectoriile orbitale ale unor obiecte din Centura Kuiper de obiecte transneptuniene. Conform acestei ipoteze, Planeta 9 s-ar putea să nu fie o planetă ci un alt obiect cosmic de masă planetară: o gaură neagră primordială, ceea ce ar explica de ce nu a putut fi observată direct, scrie agerpres.ro.
O astfel de gaură neagră de masă planetară ar avea diametrul unui grapefruit.
La distanţe foarte mari, spre marginea sistemului solar, dincolo de orbita planetei Neptun, se află o centură de obiecte cosmice, în cea mai mare parte asteroizi dar şi planete pitice, aşa cum este Pluto. Câteva obiecte din cadrul acestei centuri se comportă ca şi când ar fi influenţate de gravitaţia unei planete cu o orbită foarte eliptică, ce nu a fost încă descoperită.
Examinând aceste obiecte transneptuniene, astronomii au calculat că ipotetica Planetă 9 ar avea o masă de 10 până la de 20 de ori mai mare decât Pământul. Este o teorie pe care astronomii o iau în serios pentru că dovezile indirecte ale existenţei acestei planete sunt clare însă deocamdată, căutarea acestei planete cu telescoape în infraroşu şi în spectrul vizibil al luminii nu a avut niciun rezultat.
"Ceea ce am înţeles este că gravitaţia este importantă aici", a declarat Jakub Scholtz, fizician la Universitatea Durham din Anglia, şi unul dintre autorii acestei ipoteze. "Nu e neapărat nevoie să fie o planetă. Cea mai banală şi poate cea mai sănătoasă explicaţie este că ar fi o planetă. Dar în calitate de fizicieni teoreticieni, ştim că în cosmologia Universului tânăr pot apărea o serie de obiecte teoretice foarte interesante, iar unele dintre aceste obiecte sunt găurile negre primordiale", a adăugat el.
Găurile negre primordiale sunt diferite
De obicei, atunci când vorbim despre găuri negre, ne referim la obiecte extrem de masive, formate atunci când stele uriaşe se prăbuşesc în sine, blocându-şi masele enorme în singularităţi infinit de dense, înconjurate de uriaşe "orizonturi ale evenimentului" din care nici măcar lumina nu poate evada. Sunt unii cosmologi care sunt de părere că în primele momente ale Universului, când toată materie era superdensă şi superfierbinte, şi se îndepărta accelerat faţă de punctul de Big Bang, iar în Univers nu se aprinsese încă nicio stea, erau deja găuri negre în curs de formare.
Aceste fantome primordiale, martori ai formării Universului, au apărut din aglomerări ale materiei care s-au condensat în singularităţi. "Părţi ale Universului în care densitatea era atât de mare, încât s-au transformat în găuri negre", conform lui Scholtz.
Aceste găuri negre sunt incomparabil mai mici faţă de cele cu masă stelară, formate în urma prăbuşirii nucleelor stelelor masive, conform lui James Unwin, fizician la University of Chicago şi coautor al acestei ipoteze alături de Scholtz. Conform unor modele teoretice, astfel de găuri negre primordiale ar fi doar de câteva ori mai masive decât Pământul.
O gaură neagră de câteva ori mai grea decât Pământul este extrem de dificil de observat. Orizontul evenimentului unei găuri negre cu masa de cinci ori mai mare decât a Pământului ar fi foarte mic, aproximativ de dimensiunea unui grapefruit. Dacă gaura neagră ar avea 10 mase terestre, dimensiunea orizontului evenimentului ar fi cât o bilă de bowling. Chiar dacă dimensiunea unei astfel de găuri negre este neglijabilă, gravitaţia exercitată de ea nu este deloc de neglijat şi influenţează orbitele obiectelor cosmice din jur.
Dacă o gaură neagră primordială şi-ar fi găsit locul în Sistemul Solar, ea s-ar plasa pe orbită în jurul Soarelui la fel ca o planetă şi ar influenţa orbitele altor planete, planetoizi sau asteroizi din relativa sa apropiere, aşa cum ar face şi teoretica Planetă 9. Gravitaţia este gravitaţie, fie că provine de la o planetă sau de la o gaură neagră cu mase similare, iar oamenii de ştiinţă nu au cum să-şi dea seama de natura obiectului care produce această gravitaţie fără să-l observe direct.
Aceleaşi modele teoretice care au produs găuri negre primordiale, conform lui Unwin, ne oferă şi cele mai bune explicaţii cu privire la mecanismul Higgs (modul în care particulele au dobândit masă) dar şi despre alte principii fundamentale ale fizicii care s-au născut după Big Bang. Există motive pertinente să ne imaginăm că astfel de obiecte există, deşi ele nu au fost observate direct niciodată.
Găurile negre şi lumina
Recent au fost descoperite noi dovezi cu privire la existenţa acestor găuri negre primordiale. "Sunt lucruri încă necunoscute pentru o mare parte din comunitatea ştiinţifică şi încercăm să atragem atenţia asupra lor", a susţinut Unwin.
În Polonia se derulează un experiment denumit Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE - experiment optic de lentilă gravitaţională). În cadrul acestui experiment, astronomii caută pe cer dovezi ale fenomenelor de "microlentilă" gravitaţională - locuri din spaţiu unde gravitaţia unei planete masive sau a altui obiect modifică traiectoria luminii care ajunge în cele din urmă pe Pământ. În cazul stelelor observate în experimentul OGLE, acest fenomen de modificare a traiectoriei luminii arată ca o fluctuaţie de moment în strălucirea unei stele.
Cercetătorii care lucrează la experimentul OGLE au remarcat ceva neobişnuit. De şase ori ei au depistat evenimente de microlentilă gravitaţională foarte scurte, ce au durat doar câteva ore, sugerând că pe lângă stelele observate au trecut foarte rapid obiecte cu masa între 0,5 mase terestre şi 20 de mase terestre. Planetele nu se comportă aşa, susţine Unwin care crede că există motive întemeiate să presupunem că aceste şase obiecte ar putea fi găuri negre primordiale. O altă posibilitate ar fi planete rătăcitoare, în afara sistemelor stelare, însă modelele planetare actuale indică faptul că astfel de planete sunt foarte rare.
Dacă aceste şase obiecte ar fi nişte mici găuri negre primordiale, conform lui Scholtz, atunci astfel de obiecte sunt relativ frecvente în Univers. Nu înseamnă că astfel de găuri negre există în fiecare sistem stelar, însă nu ar fi nici de neconceput ca una dintre ele să se afle în Sistemul Solar.
Ipoteza conform căreia Planeta 9 ar fi o gaură neagră primordială explică atât anomaliile observate în orbitele unor obiecte transneptuniene cât şi observaţiile desfăşurate în cadrul experimentului OGLE.
"Acesta este lucrul important", atrage atenţia Scholtz. "Planeta 9 are poate între 5 şi 20 de mase terestre, pe când observaţiile din cadrul experimentului OGLE indică obiecte între 0,5 şi 20 de mase terestre. Deci coincidenţa nu poate fi trecută cu vederea".
Dacă anomalia observată în orbitele obiectelor transneptuniene se dovedeşte a fi o gaură neagră, atunci existenţa găurilor negre primordiale ar fi demonstrată şi am putea afla când în istoria Universului s-au format aceste obiecte. Deocamdată însă nu pot fi excluse nici ipotezele că anomalia orbitelor acestor obiecte transneptuniene nu este provocată de un singur obiect, fie el o planetă sau o gaură neagră primordială, ci de mai multe, iar anomalia depistată în cadrul experimentului OGLE ar putea fi o eroare a echipamentelor ştiinţifice.
O astfel de gaură neagră de masă planetară ar avea diametrul unui grapefruit.
La distanţe foarte mari, spre marginea sistemului solar, dincolo de orbita planetei Neptun, se află o centură de obiecte cosmice, în cea mai mare parte asteroizi dar şi planete pitice, aşa cum este Pluto. Câteva obiecte din cadrul acestei centuri se comportă ca şi când ar fi influenţate de gravitaţia unei planete cu o orbită foarte eliptică, ce nu a fost încă descoperită.
Examinând aceste obiecte transneptuniene, astronomii au calculat că ipotetica Planetă 9 ar avea o masă de 10 până la de 20 de ori mai mare decât Pământul. Este o teorie pe care astronomii o iau în serios pentru că dovezile indirecte ale existenţei acestei planete sunt clare însă deocamdată, căutarea acestei planete cu telescoape în infraroşu şi în spectrul vizibil al luminii nu a avut niciun rezultat.
"Ceea ce am înţeles este că gravitaţia este importantă aici", a declarat Jakub Scholtz, fizician la Universitatea Durham din Anglia, şi unul dintre autorii acestei ipoteze. "Nu e neapărat nevoie să fie o planetă. Cea mai banală şi poate cea mai sănătoasă explicaţie este că ar fi o planetă. Dar în calitate de fizicieni teoreticieni, ştim că în cosmologia Universului tânăr pot apărea o serie de obiecte teoretice foarte interesante, iar unele dintre aceste obiecte sunt găurile negre primordiale", a adăugat el.
Găurile negre primordiale sunt diferite
De obicei, atunci când vorbim despre găuri negre, ne referim la obiecte extrem de masive, formate atunci când stele uriaşe se prăbuşesc în sine, blocându-şi masele enorme în singularităţi infinit de dense, înconjurate de uriaşe "orizonturi ale evenimentului" din care nici măcar lumina nu poate evada. Sunt unii cosmologi care sunt de părere că în primele momente ale Universului, când toată materie era superdensă şi superfierbinte, şi se îndepărta accelerat faţă de punctul de Big Bang, iar în Univers nu se aprinsese încă nicio stea, erau deja găuri negre în curs de formare.
Aceste fantome primordiale, martori ai formării Universului, au apărut din aglomerări ale materiei care s-au condensat în singularităţi. "Părţi ale Universului în care densitatea era atât de mare, încât s-au transformat în găuri negre", conform lui Scholtz.
Aceste găuri negre sunt incomparabil mai mici faţă de cele cu masă stelară, formate în urma prăbuşirii nucleelor stelelor masive, conform lui James Unwin, fizician la University of Chicago şi coautor al acestei ipoteze alături de Scholtz. Conform unor modele teoretice, astfel de găuri negre primordiale ar fi doar de câteva ori mai masive decât Pământul.
O gaură neagră de câteva ori mai grea decât Pământul este extrem de dificil de observat. Orizontul evenimentului unei găuri negre cu masa de cinci ori mai mare decât a Pământului ar fi foarte mic, aproximativ de dimensiunea unui grapefruit. Dacă gaura neagră ar avea 10 mase terestre, dimensiunea orizontului evenimentului ar fi cât o bilă de bowling. Chiar dacă dimensiunea unei astfel de găuri negre este neglijabilă, gravitaţia exercitată de ea nu este deloc de neglijat şi influenţează orbitele obiectelor cosmice din jur.
Dacă o gaură neagră primordială şi-ar fi găsit locul în Sistemul Solar, ea s-ar plasa pe orbită în jurul Soarelui la fel ca o planetă şi ar influenţa orbitele altor planete, planetoizi sau asteroizi din relativa sa apropiere, aşa cum ar face şi teoretica Planetă 9. Gravitaţia este gravitaţie, fie că provine de la o planetă sau de la o gaură neagră cu mase similare, iar oamenii de ştiinţă nu au cum să-şi dea seama de natura obiectului care produce această gravitaţie fără să-l observe direct.
Aceleaşi modele teoretice care au produs găuri negre primordiale, conform lui Unwin, ne oferă şi cele mai bune explicaţii cu privire la mecanismul Higgs (modul în care particulele au dobândit masă) dar şi despre alte principii fundamentale ale fizicii care s-au născut după Big Bang. Există motive pertinente să ne imaginăm că astfel de obiecte există, deşi ele nu au fost observate direct niciodată.
Găurile negre şi lumina
Recent au fost descoperite noi dovezi cu privire la existenţa acestor găuri negre primordiale. "Sunt lucruri încă necunoscute pentru o mare parte din comunitatea ştiinţifică şi încercăm să atragem atenţia asupra lor", a susţinut Unwin.
În Polonia se derulează un experiment denumit Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE - experiment optic de lentilă gravitaţională). În cadrul acestui experiment, astronomii caută pe cer dovezi ale fenomenelor de "microlentilă" gravitaţională - locuri din spaţiu unde gravitaţia unei planete masive sau a altui obiect modifică traiectoria luminii care ajunge în cele din urmă pe Pământ. În cazul stelelor observate în experimentul OGLE, acest fenomen de modificare a traiectoriei luminii arată ca o fluctuaţie de moment în strălucirea unei stele.
Cercetătorii care lucrează la experimentul OGLE au remarcat ceva neobişnuit. De şase ori ei au depistat evenimente de microlentilă gravitaţională foarte scurte, ce au durat doar câteva ore, sugerând că pe lângă stelele observate au trecut foarte rapid obiecte cu masa între 0,5 mase terestre şi 20 de mase terestre. Planetele nu se comportă aşa, susţine Unwin care crede că există motive întemeiate să presupunem că aceste şase obiecte ar putea fi găuri negre primordiale. O altă posibilitate ar fi planete rătăcitoare, în afara sistemelor stelare, însă modelele planetare actuale indică faptul că astfel de planete sunt foarte rare.
Dacă aceste şase obiecte ar fi nişte mici găuri negre primordiale, conform lui Scholtz, atunci astfel de obiecte sunt relativ frecvente în Univers. Nu înseamnă că astfel de găuri negre există în fiecare sistem stelar, însă nu ar fi nici de neconceput ca una dintre ele să se afle în Sistemul Solar.
Ipoteza conform căreia Planeta 9 ar fi o gaură neagră primordială explică atât anomaliile observate în orbitele unor obiecte transneptuniene cât şi observaţiile desfăşurate în cadrul experimentului OGLE.
"Acesta este lucrul important", atrage atenţia Scholtz. "Planeta 9 are poate între 5 şi 20 de mase terestre, pe când observaţiile din cadrul experimentului OGLE indică obiecte între 0,5 şi 20 de mase terestre. Deci coincidenţa nu poate fi trecută cu vederea".
Dacă anomalia observată în orbitele obiectelor transneptuniene se dovedeşte a fi o gaură neagră, atunci existenţa găurilor negre primordiale ar fi demonstrată şi am putea afla când în istoria Universului s-au format aceste obiecte. Deocamdată însă nu pot fi excluse nici ipotezele că anomalia orbitelor acestor obiecte transneptuniene nu este provocată de un singur obiect, fie el o planetă sau o gaură neagră primordială, ci de mai multe, iar anomalia depistată în cadrul experimentului OGLE ar putea fi o eroare a echipamentelor ştiinţifice.