To fysikere mener at vi bør sjekke om det finnes et gammelt svart hull i grapefrukt som gjemmer seg i solsystemet vårt. Og den ørsmå, tunge gjenstanden kan faktisk ta plassen til en teoretisk planet som noen forskere tror kan trekke på andre objekter i solsystemet vårt, den såkalte Planet 9.
Betyr det at det virkelig er et svart hull som gjemmer seg i rommet vårt? Nei, sa forskerne.
Men de har samlet et argument for dens eksistens som de mener er overbevisende nok til å være verdt å se nærmere på.
Slik går det:
Langt borte i de ytre delene av solsystemet, forbi der Neptune, vår mest kjente planet, går i bane, er det en håndfull små gjenstander som oppfører seg underlig. Disse "transnuptuniske objektene" klynger seg sammen på uvanlige måter, og de har en tendens til å snurre seg rundt akser som peker mot et bredt skår av himmelen, vekk fra de større kjente planetene. Også kritisk går TNO-ene i et annet plan enn de åtte kjente planetene. Det tyder på at noe annet trekker på dem med tyngdekraften.
Noen astronomer har sett på det rare mønsteret, kjørt noen beregninger og konkludert med at det må være en annen planet der ute, en som er 10 til 20 ganger jordens masse og følger en vanvittig bane som bærer den mange hundre ganger Jordens avstand fra sol. Det er en bisarr teori, vanligvis kalt "Planet 9", men en astronomer tar på alvor. Jakten på Planet 9 har pågått i årevis, med astronomer som bruker visuelt lys og infrarøde teleskoper for å skanne de ytterste delene av solsystemet.
"Det vi skjønte er at tyngdekraften er den viktige tingen," sa Jakub Scholtz, fysiker ved Durham University i England og en av de to astronomene bak ideen. "Det trenger ikke å være en planet. Den mest verdslige eller kanskje den mest fornuftige forklaringen er at det er en planet. Men som teoretiske fysikere vet vi at kosmologi fra tidlig univers veldig lett kan introdusere en rekke veldig interessante nye teoretiske kropper - hvorav den ene er urbefolkningens sorte hull. "
Primordial sorte hull er forskjellige
Vanligvis, når vi snakker om sorte hull, mener vi enorme gjenstander som dannes når gigantiske stjerner kollapser i seg selv, og fanger opp massene deres i uendelig tette singulariteter, omgitt av gigantiske "begivenhetshorisonter" som intet lys kan unnslippe fra. Men noen kosmologer tror at i de første øyeblikkene av universet, da alt var varmt og tett og suste bort fra Big Bang, og ingen stjerner hadde dannet seg ennå, var det allerede sorte hull.
Disse eldste spøkelsene fra universets skapelse ville ha dannet seg når biter av den tidlige saken ble knust sammen så tett at de kondenserte til singulariteter.
"Den delen av universet er så tett, det blir bare et svart hull," sa Scholtz til Live Science.
Disse sorte hullene ville være mindre enn stjernersorte sorte hull dannet av kollapsende massive stjerner, sa James Unwin, en fysiker ved University of Chicago og medforfatter av papiret. Og ifølge noen modeller vil de bare være en håndfull ganger tyngre enn jorden.
Et svart hull av den massen ville ikke se ut som mye av noe, sa Unwin. Hendelseshorisonten vil være liten - omtrent på størrelse med en grapefrukt hvis den er fem ganger jordens masse, og størrelsen på en bowlingball på 10 ganger jordens masse. Men tyngdekraften er tyngdekraften. Hvis en PBH fant veien inn i solsystemet vårt, ville det sorte hullet bane rundt solen som en planet ville, og det ville trukket på dvergplaneter og asteroider akkurat som den teoretiske Planet 9 ville gjort. Det ville ikke være noen måte å fortelle virkningene av en planets tyngdekraft fra virkningen av et urbant svart hull av samme masse.
De samme modellene som produserer urfarlige sorte hull, sa Unwin, tilbyr også den beste forklaringen på hvordan Higgs-mekanismen (tenkt å gi masse på alle partikler) og annen grunnleggende fysikk dukket opp i universet. Så det er god grunn til å tenke at disse tingene eksisterer, uansett om noen siden har havnet i vårt solsystem eller et annet stjernesystem. Men ingen har noen gang funnet det.
Sorte hull som bøyer lys
Imidlertid er det noen nyere bevis som antyder at de virkelig kan eksistere, sa Unwin.
"Jeg tror dette er ganske ukjent i samfunnet," sa Unwin, "og vi prøver virkelig å få det til stor oppmerksomhet."
Det er et eksperiment som heter Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) i Polen. Den skanner himmelen etter bevis på gravitasjonell "mikrolensering", steder i rommet der en planet eller en annen objekts tyngdekraft har bøyd banen for en lysstråle, noe som får den til å treffe Jorden. I tilfellene av stjernene studert av OGLE, ser denne lysbøyningen ut som stjernen øyeblikkelig lysner.
Men OGLE har rapportert om noe rart, sa de. Seks ganger har den oppdaget veldig korte mikrolyseringshendelser, mindre enn 0,3 dager lange, noe som tyder på veldig raskt bevegelige gjenstander mellom 0,5 jordmasser og 20 jordmasser som glipper forbi stjerner. Dette er ikke slik planeter ser ut til OGLE, sa Unwin, og det er god grunn til å mistenke at de seks gjenstandene kan være svarte hull. (En annen mulighet er veldig raskt bevegelige "fritt flytende planeter" som beveger seg rundt stjernersystemer, men nåværende planetariske modeller vil ikke forutsi at mange slike planeter zoomer rundt i universet.)
Hvis de seks gjenstandene var små, gamle sorte hull, sa Scholtz, betyr det at slike sorte hull ikke er så sjeldne i universet. Du ville ikke forvente at de dukker opp i hvert stjernesystem, sa han. Og de fleste ville flyte fritt gjennom verdensrommet. Men det ville ikke være veldig sjokkerende hvis systemet vårt hadde flaks og plukket opp en, sa han.
Deretter forklarer Planet 9-black hole-teorien to mysterier: den trans-Neptunian objekt-anomalien og OGLE-anomalien.
"Disse to tingene peker på samme masseområde," sa Unwin. "Dette er den saken som gjorde oss ganske glade."
"Det er nøkkelen," la Scholtz til. "Den savnede planeten befinner seg et sted mellom kanskje fem og 20 jordmasser, og OGLE-bevisene peker et sted mellom 0,5 og 20 jordmasser. Så dette er ganske tilfeldig."
Hvis TNO-avviket faktisk viser seg å være et svart hull, sa Unwin, er det en enorm avtale. Det skulle bevise eksistensen av eldgamle sorte hull, og spikre ned et massespekter for dem som ville forklare når akkurat i universets historie de dannet - som deretter ville forklare hvordan mange andre fysikkbiter ble til.
Betyr det at enten forskere er overbevist om at det er et svart hull i solsystemet vårt, eller til og med tror at det sannsynligvis er et der ute? Nei, sa de begge. Det er mulig at TNO-anomalien ikke egentlig peker på en eneste tung gjenstand, eller at OGLE-avviket er en fluke, eller et resultat av feil utstyr.
Eksisterer Planet 9 til og med?
Noen astronomer tviler på at det er noe der i det hele tatt.
"Jeg vet ikke nok om PBH-er for å vite hvor mye lager som skal til for å være sannsynlig å ha en i det fjerne solsystemet," sa Nathan Kaib, en astronom ved University of Oklahoma som ikke var involvert i Unwin og Scholtzs arbeid . "Imidlertid vil jeg si at jeg er litt skeptisk til nødvendigheten av Planet 9."
TNO (trans-Neptunian objekt) orbital anomali ser ut til å være ekte, sa han, men denne ideen om at planeten gjemmer seg der utenfor TNO-ene forklarer den ikke så godt. Og som han skrev i en artikkel publisert 2. juli i The Astronomical Journal, ville du forvente at Planet 9 vil skape andre avvik som ikke har dukket opp i dataene.
"Dette etterlater meg noe skeptisk til planetenes eksistens, og hvis PBH er ment å gi de samme ... effektene som planeten, antar jeg at jeg også vil være like skeptisk til den, men dette er ganske uavhengig av ideen om PBHs seg selv, "sa Kaib.
Men noen astronomer tror fremdeles at det er en planet der ute. Og det beviset er sterkt nok, og jakten på en planet har pågått lenge nok, sa Unwin, at det i det minste er verdt å undersøke om en planetlignende gjenstand som ikke er en planet, forårsaker effekten.
En måte å sjekke, foreslo de i et foreløpig ikke-fagfellevurdert papir som ble lagt ut på nettet på preprint-serveren arXiv, er å se etter tegn på "mørk materie-utslettelse." Teorier om PBHs antyder at de ville være omgitt av tette glorieer av mørk materie som kunne overleve delvis intakt selv etter milliarder av år med å vandre rundt i universet. Og noen teorier om mørk materie antyder at noen ganger partiklene "ødelegger" og blir til gammastråle-fotoner. Vi kan potensielt oppdage disse fotonene på jorden.
(En slik gjenkjenning ville endelig løse et tredje gigantisk fysikkmysterium, for de som holder rede på: om mørk materie kan bli til partikler vi kjenner igjen fra det lysende universet.)
Teleskopene våre kan allerede ha plukket opp de gammastråle-fotonene, skrev forskerne. Så deres neste trinn er å se gjennom data fra Fermi Gamma-ray Space Telescope, som skanner brede lapper av himmelen etter partiklene, for å se om de kan finne antydninger til en.
På sjansen for at gammastrålejakten dukker opp et lite svart hull, sa Scholtz, er mulighetene uendelige. Vi kunne til og med sende et oppdrag dit, sa han.
"Dette er potensielt en mulighet til å spille med et virkelig svart hull," sa han. "Hvor spennende er det?"
Fortsatt er det ingen som satser på det ennå.
