Dua ahli fizik berfikir bahawa kita harus memeriksa untuk melihat apakah ada lubang hitam ukuran kuno yang bersembunyi di dalam sistem solar kita. Dan objek yang kecil dan berat ini mungkin sebenarnya mengambil tempat planet teoretis yang sesetengah penyelidik berfikir mungkin menarik objek lain dalam sistem suria kita, apa yang dipanggil Planet 9.
Adakah itu bermakna terdapat lubang hitam yang bersembunyi di sudut ruang kita? Tidak, kata para penyelidik.
Tetapi mereka telah mengumpulkan hujah untuk kewujudannya bahawa mereka berfikir cukup menarik untuk dijadikan nilai.
Inilah caranya:
Jauh jauh di luar sistem suria, lalu di mana Neptunus, planet kita yang paling jauh, orbit, terdapat segelintir objek kecil yang berkelakuan aneh. Kelompok "objek trans-Nuptunian" (TNO) ini bersama-sama dengan cara yang luar biasa, dan mereka cenderung berputar di sekeliling paksi yang menunjuk ke arah satu luas langit, jauh dari planet-planet yang lebih besar. Juga, kritikal, orbit TNO dalam pesawat yang berbeza daripada lapan planet yang diketahui. Itu menunjukkan bahawa sesuatu yang lain menawan mereka dengan graviti.
Sesetengah ahli astronomi melihat corak pelik itu, menjalankan beberapa pengiraan, dan membuat kesimpulan bahawa terdapat planet lain di luar sana, iaitu 10 hingga 20 kali jisim Bumi dan mengikuti orbit yang memakannya yang membawa ratusan kali jarak bumi dari matahari. Teori ini aneh, biasanya dipanggil "Planet 9," tetapi salah satu ahli astronomi itu mengambil serius. Pemburuan untuk Planet 9 telah berlangsung selama bertahun-tahun, dengan para astronom menggunakan teleskop cahaya dan inframerah visual untuk mengimbas bahagian terluar sistem suria.
"Perkara yang kita sedar ialah graviti adalah perkara penting," kata Jakub Scholtz, seorang ahli fizik di Universiti Durham di England dan salah seorang daripada dua ahli astronomi di belakang idea itu. "Ia tidak perlu menjadi planet, yang paling biasa, atau mungkin penjelasan yang paling bijak ialah planet ini. Tetapi sebagai ahli fizik teori, kita tahu bahawa kosmologi awal alam semesta boleh sangat mudah memperkenalkan pelbagai teori baru yang sangat menarik badan - yang mana ... adalah lubang hitam primordial. "
Lubang hitam primordial berbeza
Biasanya, apabila kita bercakap tentang lubang hitam, kita bermaksud objek besar yang terbentuk apabila bintang-bintang gergasi runtuh ke dalam diri mereka, menjejaskan massa mereka dalam singulariti yang sangat padat, yang dikelilingi oleh "ruang cakerawala" gergasi yang tidak dapat dilepaskan oleh cahaya. Tetapi sesetengah ahli kosmologi percaya bahawa pada saat-saat pertama alam semesta, apabila semuanya panas dan padat dan bergegas dari Big Bang, dan tiada bintang telah terbentuk, lubang hitam telah pun muncul.
Hantu-hantu purba makhluk ciptaan alam semesta ini akan terbentuk apabila bahagian-bahagian dari perkara awal itu dihancurkan bersama-sama begitu rapat sehingga mereka dipenuhi dengan singulariti.
"Bahawa bahagian alam semesta begitu padat, ia hanya menjadi lubang hitam," kata Scholtz kepada Live Science.
Lubang-lubang hitam ini akan lebih kecil daripada lubang-lubang hitam yang terbentuk daripada runtuhan bintang-bintang besar, kata James Unwin, seorang ahli fizik di University of Chicago dan pengarang bersama kertas itu. Dan mengikut beberapa model, mereka akan hanya beberapa kali lebih berat daripada Bumi.
Lubang hitam jisim itu tidak akan kelihatan seperti apa-apa, kata Unwin. Horizon acaranya akan menjadi kecil - kira-kira saiz limau gedung jika ia lima kali jisim Bumi, dan saiz bola boling pada 10 kali massa bumi. Tetapi graviti adalah graviti. Jika PBH menemui jalannya ke dalam sistem suria kita, lubang hitam itu akan mengorbit matahari seperti planet yang akan, dan ia akan menarik planet-planet kerdil dan asteroid seperti Planet 9 teori. Tidak akan ada cara untuk memberitahu kesan graviti planet dari lubang hitam primordial jisim yang sama.
Model yang sama yang menghasilkan lubang hitam primordial, kata Unwin, juga memberikan penjelasan yang terbaik untuk bagaimana mekanisme Higgs (berfikir untuk mengutamakan massa pada semua zarah) dan fizik asas lain muncul di alam semesta. Maka ada alasan yang baik untuk berfikir bahawa perkara-perkara ini wujud, sama ada atau tidak ada yang telah berakhir di dalam sistem suria kita atau sistem bintang lain. Tetapi tiada siapa yang pernah menemuinya.
Lubang hitam membongkok cahaya
Walau bagaimanapun, terdapat beberapa bukti baru-baru ini untuk menunjukkan bahawa mereka mungkin benar-benar wujud, kata Unwin.
"Saya fikir ini tidak diketahui dengan jelas di dalam komuniti," kata Unwin, "dan kami benar-benar cuba membawanya ke perhatian yang luas."
Terdapat eksperimen yang dikenali sebagai Eksperimen Lensing Gravitational Optikal (OGLE) di Poland. Ia mengimbas langit untuk bukti "pemancaran" graviti, tempat di angkasa di mana sebuah planet atau graviti objek lain telah membongkok jalan sinar cahaya, menyebabkannya memukul Bumi. Dalam kes-kes bintang yang dikaji oleh OGLE, lenturan ringan ini kelihatan seperti bintang yang menceriakan.
Tetapi OGLE telah melaporkan sesuatu yang pelik, kata mereka. Enam kali, ia telah melihat kejadian microlensing yang singkat, kurang daripada 0.3 hari panjang, menunjukkan objek yang bergerak pantas antara 0,5 massa bumi dan 20 massa bumi mengetepikan bintang masa lalu. Ini bukan bagaimana planet melihat OGLE, kata Unwin, dan ada sebab yang baik untuk mengesyaki bahawa enam objek mungkin lubang hitam primordial. (Kemungkinan lain adalah "planet terapung bebas" bergerak pantas bergerak di luar sistem bintang, tetapi model planet semasa tidak akan meramalkan bahawa banyak planet sedemikian zoom di sekitar alam semesta.)
Sekiranya enam benda itu kecil, lubang hitam kuno, kata Scholtz, maka itu bermakna lubang hitam tidak begitu jarang berlaku di alam semesta. Anda tidak akan mengharapkan mereka muncul dalam setiap sistem bintang, katanya. Dan kebanyakan akan terapung secara bebas melalui ruang angkasa. Tetapi ia tidak akan mengejutkan jika sistem kami mendapat untung dan mengambilnya, katanya.
Teori lubang Planet 9-hitam kemudian menerangkan dua misteri: anomali objek trans-Neptunus dan anomali OGLE.
"Kedua perkara ini menunjukkan jisim yang sama," kata Unwin. "Ini adalah perkara yang membuat kami sangat teruja."
"Itulah perkara utama," tambah Scholtz. "Planet yang hilang adalah di antara lima dan 20 massa bumi, dan bukti OGLE menunjukkan di antara 0.5 dan 20 massa bumi, jadi ini agak kebetulan."
Sekiranya anomali TNO benar-benar berubah menjadi lubang hitam, kata Unwin, itu adalah masalah besar. Ini akan membuktikan kewujudan lubang hitam primordial, dan menjejaskan jisim massa bagi mereka yang akan menerangkan apabila betul-betul dalam sejarah alam semesta mereka terbentuk - yang kemudiannya akan menerangkan bagaimana sebilangan besar fizik yang lain muncul.
Adakah itu bermakna sama ada penyelidik yakin bahawa ada lubang hitam di dalam sistem suria kita, atau mungkin ada satu di luar sana? Tidak, mereka berdua berkata. Ada kemungkinan bahawa anomali TNO tidak benar-benar menunjuk kepada satu objek berat, atau bahawa anomali OGLE adalah kebetulan, atau hasil peralatan yang rosak.
Adakah Planet 9 ada?
Sesetengah ahli astronomi meragui ada apa-apa di luar sana sama sekali.
"Saya tidak tahu cukup mengenai PBHs untuk mengetahui berapa banyak stok yang boleh diletakkan dalam kebiasaan mempunyai sistem solar yang jauh," kata Nathan Kaib, seorang ahli astronomi di University of Oklahoma yang tidak terlibat dalam kerja-kerja Unwin dan Scholtz . "Bagaimanapun, saya akan mengatakan bahawa saya agak ragu-ragu terhadap keperluan Planet 9."
Objek orbit anomali TNO (trans-Neptunian) nampaknya nyata, katanya, tetapi idea planet ini bersembunyi di luar TNO tidak menjelaskannya dengan baik. Dan, seperti yang ditulisnya dalam karya yang diterbitkan pada 2 Julai dalam The Astronomical Journal, anda mengharapkan Planet 9 untuk mencipta anomali lain yang belum muncul dalam data.
"Ini meninggalkan saya agak ragu-ragu tentang kewujudan planet ini, dan jika PBH sepatutnya menghasilkan kesan ... sama seperti planet, saya rasa saya akan sama-sama ragu-ragu juga, tetapi ini agak bebas dari idea PBH sendiri, "kata Kaib.
Tetapi sesetengah ahli astronomi masih berfikir ada planet di sana. Dan bukti itu cukup kuat, dan memburu sebuah planet telah cukup lama, kata Unwin, bahawa ia sekurang-kurangnya bernilai meneroka sama ada objek seperti planet yang bukan planet menyebabkan kesannya.
Salah satu cara untuk memeriksa, mereka mencadangkan dalam kertas yang belum disemak-peer yang diposkan dalam talian di arXiv pelayan preprint, adalah untuk mencari tanda-tanda "penghapusan masalah gelap." Teori-teori PBH mencadangkan bahawa mereka akan dikelilingi oleh hampir gelap bahan gelap yang dapat bertahan sebahagiannya utuh walaupun selepas berbilion tahun mengembara alam semesta. Dan beberapa teori bahan gelap menunjukkan bahawa kadang kala zarah-zarahnya "memusnahkan" dan menjadi foton sinar gamma. Kami berpotensi dapat mengesan fotonya di Bumi.
(Pengesanan sedemikian akan menyelesaikan misteri fizik gergasi ketiga, bagi mereka yang mengesan: sama ada perkara gelap boleh bertukar menjadi zarah yang kita kenali dari alam semesta bercahaya.)
Teleskop kami mungkin telah mengambil foton sinar gamma, tulis para penyelidik. Oleh itu, langkah seterusnya ialah melihat data dari Teleskop Angkasa Fermi Gamma-ray, yang mengimbas gelombang langit untuk zarah-zarah tersebut, untuk melihat sama ada mereka boleh menemui sebarang petunjuk.
Di luar peluang memburu sinar gamma itu muncul lubang hitam kecil, Scholtz berkata, kemungkinannya tidak berkesudahan. Kami juga boleh menghantar misi ke sana, katanya.
"Ini berpotensi untuk bermain dengan lubang hitam yang sebenar," katanya. "Bagaimana menariknya?"
Namun, tidak ada pertaruhan di atasnya.
