שני פיזיקאים חושבים שעלינו לבדוק אם יש חור שחור עתיק בגודל אשכוליות המסתתר במערכת השמש שלנו. והחפץ הזעיר והכבד הזה עשוי למעשה לתפוס את מקומו של כוכב לכת תיאורטי שלדעת כמה חוקרים חושבים שהוא מושך לעצמים אחרים במערכת השמש שלנו, מה שמכונה כוכב 9.
האם זה אומר שיש באמת חור שחור המסתתר בפינת החלל שלנו? לא, אמרו החוקרים.
אבל הם קיבלו טיעון לקיומו שלדעתם הוא מספיק משכנע כדי להיות שווה לבדוק אותו.
הנה איך זה הולך:
הרחק מהקצוות החיצוניים של מערכת השמש, בעבר במקום בו נפטון, כוכב הלכת הידוע ביותר שלנו, מקיף, יש קומץ חפצים קטנים שמתנהגים באופן מוזר. "חפצים טרנס-נפטוניאנים" אלה (TNOs) מתקבצים יחד בדרכים לא שגרתיות, והם נוטים להסתובב סביב צירים שמצביעים לעבר רחבת שמיים רחבה, הרחק מכוכבי הלכת הגדולים והידועים יותר. כמו כן, באופן ביקורתי, TNOs עוקבים במישור שונה משמונה כוכבי הלכת הידועים. זה מרמז שמשהו אחר מושך אליהם בכוח המשיכה.
חלק מהאסטרונומים בחנו את התבנית המוזרה ההיא, ביצעו כמה חישובים והגיעו למסקנה שחייבת להיות פלנטה אחרת שם, שהיא פי 10 עד 20 ממסת כדור הארץ ובעקבות מסלול גועלי שנושא אותה מאות פעמים פעמים המרחק של כדור הארץ מה שמש. זו תיאוריה ביזארית, המכונה בדרך כלל "כוכב לכת 9", אך כזו שאסטרונומים מתייחסים ברצינות. המצוד אחר כוכב לכת 9 נמשך שנים, כאשר אסטרונומים משתמשים באור חזותי ובטלסקופים אינפרא אדום כדי לסרוק את החלקים החיצוניים ביותר של מערכת השמש.
"הדבר שהבנו הוא שהכבידה היא הדבר החשוב", אמר ג'קוב שולץ, פיזיקאי מאוניברסיטת דוראם באנגליה ואחד משני האסטרונומים שעומדים מאחורי הרעיון. "זה לא צריך להיות כוכב לכת. ההסבר הכי שגרתי, או אולי הכי שפוי הוא שזה כוכב לכת. אבל כפיסיקאים תיאורטיים, אנחנו יודעים שקוסמולוגיה של היקום המוקדם יכולה להכניס בקלות מגוון תיאורטי מאוד מעניין גופים - שאחד מהם ... הוא חורים שחורים קדומים. "
חורים שחורים קדומים שונים
בדרך כלל, כשאנחנו מדברים על חורים שחורים, אנו מתכוונים לחפצים אדירים שנוצרים כאשר כוכבי ענק מתמוטטים לתוך עצמם, לוכדים את המוניהם בייחודיות צפופות עד אינסוף, מוקפים ב"אופקי אירועים "ענקיים מהם אין אור יכול להימלט. אבל יש קוסמולוגים שמאמינים שברגעים הראשונים של היקום, כשהכל היה חם וצפוף והתרחק מהמפץ הגדול, ועדיין לא התגבשו כוכבים, חורים שחורים כבר הופיעו.
רוחות רפאים קדומות אלה של בריאת היקום היו נוצרות כאשר נתחכים נתחים של אותו חומר מוקדם כל כך חזק עד שהם מתעצבים לייחודיות.
"החלק הזה ביקום כל כך צפוף, הוא פשוט הופך לחור שחור", אמר שולץ ל- Live Science.
החורים השחורים הללו יהיו קטנים יותר מחורים שחורים מהממים הנוצרים מכוכבים מאסיביים קורסים, אמר ג'יימס אונווין, פיזיקאי מאוניברסיטת שיקגו, ומחבר העיתון. ועל פי כמה דגמים, הם יהיו רק קומץ פעמים כבד יותר מכדור הארץ.
חור שחור מהמסה ההיא לא ייראה כמו הרבה מכלום, אמר אונווין. אופק האירועים שלו יהיה זעיר - בערך בגודל של אשכולית אם הוא פי חמישה ממסת כדור הארץ, וגודל כדור באולינג בגודל פי עשרה ממסת כדור הארץ. אבל כוח המשיכה הוא כוח המשיכה. אם PBH היה מוצא את דרכו למערכת השמש שלנו, החור השחור הזה היה מקיף את השמש כמו שעושה כוכב לכת, והוא היה מושך בכוכבי לכת ואסטרואידים גמדים בדיוק כמו שכוכב 9 התיאורטי היה עושה. לא תהיה דרך לספר את ההשפעות של כוח הכבידה של כוכב לכת מזה של חור שחור קדמוני מאותה המסה.
אותם דגמים המייצרים חורים שחורים קדומים, אמר אונווין, מציעים גם את ההסבר הטוב ביותר לאופן בו המנגנון של היגס (שנחשבה להטיל מסה על כל החלקיקים) ופיזיקה בסיסית אחרת הגיח ליקום. אז יש סיבה טובה לחשוב שהדברים האלה קיימים, בין אם מאז ומעולם לא הגיעו למערכת השמש שלנו או למערכת כוכבים אחרת. אבל אף אחד מעולם לא מצא אותה.
חורים שחורים מתכופפים
עם זאת, יש עדויות עדכניות שמצביעות על כך שהם עשויים להתקיים באמת, אמר אונווין.
"אני חושב שזה לא ידוע בקהילה", אמר אונווין, "ואנחנו באמת מנסים להביא את זה לתשומת לב רחבה."
ישנו ניסוי שנקרא ניסוי עדשת הכבידה האופטית (OGLE) בפולין. הוא סורק את השמיים עדויות ל"מיקרו-אנרגיה "בכבידה, במקומות בחלל בו הכוכב או כוח המשיכה של אובייקט אחר כופף את מסלול קרן האור וגרם לו לפגוע בכדור הארץ. במקרים של הכוכבים שנחקרו על ידי OGLE, כיפוף האור הזה פשוט נראה כאילו הכוכב מתבהר ברגע.
אבל OGLE דיווחו על משהו מוזר, הם אמרו. שש פעמים הוא הבחין באירועי מיקרולנס קצרים מאוד, שאורכם פחות מ -0.3 יום, מה שמרמז על עצמים הנעים במהירות רבה בין 0.5 מסות אדמה לעשרים מסות אדמה שרוכסות על פני כוכבים. כך לא נראים כוכבי לכת כלפי OGLE, אמר אונווין, ויש סיבה טובה לחשוד שששת העצמים עשויים להיות חורים שחורים קדומים. (אפשרות נוספת היא "כוכבי לכת צפויים חופשיים" הנעה במהירות רבה, נעים סביב מערכות כוכבים, אך מודלים פלנטריים קיימים לא היו מנבאים שרבים מכוכבי לכת כאלה מתקרבים ליקום.
אם ששת העצמים האלה היו חורים שחורים קדומים קטנים, אמר שולץ, אז זה אומר שחורים שחורים כאלה אינם כה נדירים ביקום. לא הייתם מצפים שהם יופיעו בכל מערכת כוכבים, אמר. ורובם היו צפים בחופשיות בחלל. אבל זה לא יהיה מזעזע נורא אם המערכת שלנו תתמזל מזל ותאסוף אחת כזו, אמר.
לאחר מכן, תיאוריית החור השחור של כוכב 9 מסבירה שתי תעלומות: אנומליה של האובייקט הטרנס-נפטוני והאנומליה של OGLE.
"שני הדברים האלה מצביעים על אותו טווח המוני," אמר אונווין. "זה הדבר שגרם לנו להתרגש למדי."
"זה דבר המפתח", הוסיף שולץ. "הכוכב החסר נמצא איפשהו בין אולי חמש ל -20 המוני כדור הארץ, והעדויות של OGLE מצביעות איפשהו בין 0.5 ל -20 המוני כדור הארץ. אז זה די צירוף מקרים."
אם אנומליה של TNO אכן מתגלה כחור שחור, אמר אונווין, מדובר בעסקה אדירה. זה היה מוכיח את קיומם של חורים שחורים קדומים, ומסמר עבורם טווח המונים שיסביר מתי בדיוק בתולדות היקום שהם התגבשו - ואז יסביר כיצד נוצרו הרבה מאוד פיסות אחרות של הפיזיקה.
האם המשמעות היא שאף אחד מהחוקרים משוכנע שיש חור שחור במערכת השמש שלנו, או אפילו חושב שיש כנראה אחד כזה בחוץ? לא, שניהם אמרו. יתכן שהאנומליה של TNO לא באמת מצביעה על אובייקט כבד אחד, או שהאנומליה של OGLE היא דביקה, או תוצאה של ציוד לקוי.
האם כוכב לכת 9 קיים בכלל?
יש אסטרונומים שמפקפקים בכלל שיש שם משהו.
נתן קייב, אסטרונום מאוניברסיטת אוקלהומה שלא היה מעורב בעבודותיהם של אונווין ושולץ, "אני לא יודע מספיק על PBHs כדי לדעת כמה מלאי יש להכניס את הסבירות שיש להם מערכת במערכת השמש הרחוקה. . "עם זאת, אני אומר שאני קצת ספקן לגבי נחיצותו של כוכב לכת 9."
נראה כי אנומליה מסלולית TNO (אובייקט טרנס-נפטוני) היא אמיתית, אמר, אבל הרעיון הזה של הכוכב המסתתר שם מעבר ל- TNO אינו מסביר זאת היטב. וכפי שכתב במאמר שפורסם ב -2 ביולי בכתב העת האסטרונומי, היית מצפה מכוכב 9 ליצור אנומליות אחרות שלא הופיעו בנתונים.
"זה משאיר אותי מעט סקפטיים לגבי קיומו של כוכב הלכת, ואם ה- PBH אמור לייצר את אותם אפקטים ... כמו כדור הארץ, אני מניח שגם אני יהיה סקפטי באותה מידה, אבל זה די בלתי תלוי ברעיון של PBHs עצמם, "אמר קאיב.
אבל כמה אסטרונומים עדיין חושבים שיש פלנטה שם בחוץ. והראיות האלה מספיק חזקות, והציד אחר כוכב לכת נמשך מספיק זמן, אמר אונווין, שלפחות שווה לבחון האם אובייקט דמוי כוכב לכת שאינו כוכב לכת גורם לתוצאה.
אחת הדרכים לבדוק, הם הציעו במאמר שלא נבדק עדיין על ידי עמיתים שפורסם ברשת בשרת ההדפסה המקדימה arXiv, היא לחפש סימנים של "השמדת חומר אפל". תיאוריות של PBHs מציעות להיות מוקפות הילות צפופות של חומר אפל שיכולות לשרוד שלמות חלקיות גם לאחר מיליארדי שנות נדודים ביקום. וכמה תיאוריות של חומר אפל מציעים שלפעמים חלקיקיו "משמידים" והופכים לפוטונים של קרני גאמא. אנו יכולים לזהות פוטונים אלה בכדור הארץ.
(גילוי כזה יפתור בסופו של דבר תעלומת פיסיקה ענקית שלישית, עבור אלה העוקבים אחר מעקב: האם חומר אפל יכול להפוך לחלקיקים שאנו מכירים מהיקום הזוהר.)
ייתכן שהטלסקופים שלנו כבר הרימו את אותם פוטונים של קרני גאמא, כתבו החוקרים. לכן, הצעד הבא שלהם הוא לבדוק את הנתונים מטלסקופ החלל-קרני פרמי גמא, הסורק טלאי שמיים רחבים אחר החלקיקים, כדי לראות אם הם יכולים למצוא רמזים לאחד מהם.
במקרה הסיכוי שציד קרני הגמא אכן מגלה חור שחור זעיר, אמר שולץ, האפשרויות הן אינסופיות. נוכל אפילו לשלוח לשם שליחות, הוא אמר.
"זו פוטנציאל הזדמנות לשחק עם חור שחור אמיתי", אמר. "כמה זה מרגש?"
עדיין, אף אחד עוד לא מהמר על זה.
