Planéta X? Prečo namiesto toho malá čierna diera?

Planéta X má dlhú a preslávenú históriu neexistencie. Asi 130 rokov astronómovia diskutujú o existencii ďalšej planéty alebo planét, aby vysvetlili nezrovnalosti na obežných dráhach známych planét (najmä Neptún a Urán). Neskôr bol zoznam nezrovnalostí rozšírený tak, aby zahŕňal aj transneptunské objekty. Ale žiadny z objavených kandidátov na planétu X, vrátane Pluta, nemá hmotnosť ani umiestnenie na vysvetlenie pozorovaní.

Pôvodné čierne diery boli teraz navrhnuté ako najnovšia planéta X (alebo planéta 9, pretože Pluto bol degradovaný).

Orbitálna podivnosť

Pôvod planéty X začína objavom Neptúna. Neptún nebol náhodou nájdený: na výpočet polohy Neptúnu sa použili pozorovania zvláštností na obežnej dráhe Uránu a následne sa našli.

Toto je hra, ktorú je možné hrať viackrát. Astronómovia potom poznamenali, že Uránove a Neptunove obežné dráhy by sa dali lepšie vysvetliť existenciou inej veľkej planéty. Následné pozorovania našli množstvo predmetov: Pluto a Charon, Sedna a Eris. Žiadne z týchto vzdialených telies nie je dosť veľké na to, aby sa stala planétou X. Niektoré z ich orbitov však môžu tiež naznačovať, že je potrebná nová planéta.

Niektoré transneptunské objekty majú veľmi neobvyklé obežné dráhy. Mnohé sú zoskupené a majú vysoko eliptické obežné dráhy a existuje podskupina, ktorá obieha ďaleko z roviny, na ktorej planéty obiehajú. To je nezvyčajné, pretože pôsobenie gravitácie a povaha disku, ktorý formoval planéty, zvyčajne udržiava všetko blízko tej istej orbitálnej roviny. Nájdenie vysoko naklonených obežných dráh naznačuje, že niečo ťahá objekty späť z lietadla.

Planéta, ktorá je veľká a dosť ďaleko od Slnka, by mohla vysvetliť tieto obežné dráhy. Vedci skutočne vypočítali množstvo rôznych hmotností a dráh planét, ktoré môžu zodpovedať za správanie sa objektov, ako je Sedna.

Pri šťastnej zhode zodpovedajú požadované hmotnosti a vzdialenosti pozorovanej anomálii gravitačných šošoviek – nadbytku udalostí, keď gravitačný vplyv neviditeľného objektu skreslil svetlo od vzdialených hviezd. To znamená, že tam je omša a nie je to vidieť. Mohla by to byť nová planéta?

Séria nepravdepodobných udalostí

Zdá sa teda, že existuje omša, ale odkiaľ to prišlo? Planéta by musela byť niečo ako 300 – 1 000 AU od Slnka (pre porovnanie, Neptúnova obežná dráha je len 30 AU), kde je veľmi málo skaly alebo plynu. Jednoducho povedané, planéta tam nemohla vzniknúť. Jednou z možností je, že planéta sa formovala bližšie k Slnku a bola tam ping-pongom interakciami s jedným alebo viacerými plynovými gigantmi. Na stabilizáciu na vzdialenej obežnej dráhe je však potrebná absolvujúca hviezda (alebo niečo podobné), čo sa zdá nepravdepodobné. Ďalšou možnosťou je, že naše Slnko zachytilo voľne putujúcu planétu.

Túlaví ľudia však musia byť vylúčení zo svojej vlastnej slnečnej sústavy, čo znamená, že väčšina z nich sa pohybuje spravodlivým spôsobom. Pravdepodobnosť zachytenia takejto planéty na požadovanej obežnej dráhe je teda nízka, aj keď nie nemožná.

Nový dokument tvrdí, že ak sa pozeráme na udalosť s nízkou pravdepodobnosťou, prečo nie praveká čierna diera? Krátko po Veľkom tresku sa mohli vytvoriť praveké čierne diery. A na rozdiel od čiernych dier vytvorených z padajúcich hviezd by mohli mať hmotnosti od malých (10 μg) nahor. To znamená, že by malo byť niekoľko ľudí so správnym hmotnostným rozsahom. Koľko je otázkou špekulácií.

Na základe tejto myšlienky začali výskumníci postupovať po dvadsiatych rokoch: nastavili praveké čierne diery na ľubovoľné nízke číslo a potom dospeli k záveru, že zachytenie čiernej diery je asi také pravdepodobné ako zachytenie putujúcej planéty.

Za cent, za libru

Ak by bola planéta X skutočne čierna diera, ako by sme to vedeli? Vedci tvrdia, že ničenie temných látok je vecou, ​​ktorú treba hľadať.

Nikto nevie, či existujú praveké čierne diery. Nikto nevie, či temná hmota ničí, a ak áno, nie je istota, že to robí spôsobom, ktorý je možné zistiť – temná hmota by sa mohla zničiť sama o sebe a vytvoriť ďalšie formy temnej hmoty, čo by nás zanechalo v tme. , Špekulatívny produkt raného vesmíru teda nemožno priamo zistiť, pokiaľ nedôjde k inému špekulatívnemu procesu správnym spôsobom. V takom prípade je možné potvrdiť, či praveká čierna diera je súčasťou našej rodiny slnečných sústav.

Základom špekulácií je zaujímavá náhoda: nevysvetlené gravitačné šošovky, ktoré sa stanú tou správnou hmotou a vzdialenosťou na vysvetlenie niektorých veľmi zvláštnych dráh transneptunských objektov. Táto náhoda vyzerá, akoby volala po jedinom vysvetlení, čo sa vedci snažia urobiť. Vďaka tomu je ich dom kariet užitočný.

Listy o fyzickom preskúmaní, 2020, DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.051103 (O DOI)