För några år, astronomer och kosmologer har teoretiserat om existensen av ytterligare en planet med en massa 10 gånger större än jordens, belägen i de yttersta delarna av solsystemet. Denna hypotetiska planet, dubbad Planet 9, kan vara källan till gravitationseffekter som skulle förklara de ovanliga mönstren i banorna för trans-neptuniska objekt (TNO) som lyfts fram av existerande kosmologiska data. TNO:er är himlakroppar som kretsar runt solen och är belägna bortom Neptunus.

Bygger på studier gjorda under de senaste åren, Jakub Scholtz och James Unwin, två forskare vid Durham University och University of Illinois i Chicago, har nyligen genomfört en undersökning som undersöker möjligheten att Planet 9 är ett ursprungligt svart hål. Deras papper, publicerad i Fysiska granskningsbrev , hypotesen att TNO:s anomala banor och ett överskott av mikrolinsningshändelser som observerats i 5-åriga Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) dataset samtidigt kan förklaras av förekomsten av en specifik population av astrofysiska kroppar (varav en skulle vara Planet 9) . Mer specifikt, den introducerar tanken att Planet 9 och resten av dessa kroppar kan vara ursprungliga svarta hål (PBH).

"Vårt arbete började när James och hans fru Laura gick till Chicagos planetarium och såg en kort dokumentär om Planet 9, "Jakub Scholtz, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Det måste ha fångat James uppmärksamhet, för att han ringde mig nästa dag och vi började ta reda på om det finns något annat föremål som kan vara där ute som härmar en planet. Vi kom på ett antal roliga scenarier:Bose-stjärnor, ultrakompakta glorier av mörk materia, ursprungliga svarta hål - och flera andra möjligheter."

Några månader efter att de började utforska hypoteser om naturen hos Planet 9, ett annat forskarlag vid University of Tokyo analyserade om data som samlats in som en del av OGLE-experimentet. OGLE är ett forskningsprojekt som genomförts vid universitetet i Warszawa som gick ut på att ta bilder av himlen med hjälp av avancerade teleskop under långa tidsperioder.

Omanalysen av OGLE-datauppsättningen pekade preliminärt på förekomsten av en population av PBH med en massa som liknar vad astronomer förutspådde massan av Planet 9 skulle bli. När Scholtz och Unwin fick reda på dessa trevande fynd, de började specifikt överväga möjligheten att Planet 9 kan, faktiskt, vara ett ursprungligt svart hål.

"De sista bitarna kom verkligen ihop när vi insåg att de mörka materiens haloer som omger ursprungliga svarta hål skulle vara ett sätt att observera Planet 9 om det var ett svart hål, på grund av röntgen/gammastrålningssignalen den avger, ", sa Scholtz. "I någon mening, syftet med vår studie var verkligen att förmedla budskapet att idén om ett ursvarta hål som kretsar runt solen inte är så absurt som det kan tyckas, och att vi kanske borde ägna större uppmärksamhet."

Hypotesen att TNO:s ovanliga banor som observerats i tidigare kosmologiska data kan förklaras av förekomsten av en extra planet (Planet 9), har redan utforskats av flera forskare, inklusive ett team vid California Institute of Technology som leds av Michael Brown och Konstantin Batygin. Teamet vid University of Tokyo som omanalyserade OGLE-dataset, å andra sidan, var den första som introducerade idén att överskottet av mikrolinsningshändelser som observerades i OGLE-data kunde vara bevis på förekomsten av en population av PBH.

Väsentligen, studien av Scholtz och Unwin kopplar samman dessa två hypoteser, antyder att den länge teoretiserade extra planeten kunde, faktiskt, vara ett svart hål som tillhör populationen av PBH som föreslagits av Nikura och hennes kollegor vid University of Tokyo. Dessutom, forskarna visade att ett av de tidigare teoretiserade scenarierna för ursprunget till Planet 9, känd som "fångandet av en fritt flytande planet, " är lika troligt när det betraktas som ett scenario som involverar fångst av en PBH från befolkningen som lyfts fram av teamet i Japan.

"Jag tror att vår studie har två viktiga viktiga resultat, " sade Scholtz. "För det första, vi lyckades inspirera andra forskare, som från början var skeptiska (som de borde vara) till detta scenario, och några väldigt roliga idéer har kommit ur det. Till exempel, Edward Witten föreslog att vi skulle undersöka existensen av Planet 9 genom små rymdsonder baserade på Starshot-programmet, och Loeb et al. påpekade att en population av ursprungliga svarta hål skulle orsaka enstaka blixtar när de stöter på material på sin bana."

Den senaste artikeln av Scholtz och Unwin introducerar en ny, fascinerande hypotes om arten av vad som hittills har kallats Planet 9. Denna hypotes skulle kunna utforskas vidare eller testas i nya forskningsstudier. Dessutom, de två forskarna har börjat noggrant titta på rörliga gammastrålnings- och röntgenkällor på himlen, ett ämne som hittills till stor del har ignorerats, trots den stora mängden tillgänglig data som skulle göra det möjligt för forskare att studera dem.

"Vår framtida forskning kommer främst att fokusera på att utforska olika befintliga datamängder och leta efter bevis (eller brist på sådana) för rörliga källor på himlen, ", sa Scholtz. "Vi har identifierat en mycket lovande metod som kan hjälpa oss att se en rörlig källa, så länge vi upptäcker bara cirka 10 källfotoner per år med FERMI-teleskopet med stort område (i GeV-området)."

© 2020 Science X Network