Brad Bergan, Ameya Paleya
Planeta
numer 9 może być małą czarną dziurą w naszym Układzie Słonecznym
Wśród astronomów panuje coraz
większa zgoda co do tego, że za gazowymi olbrzymami zewnętrznego Układu
Słonecznego czai się tajemniczy obiekt – być może czarna dziura – wpływająca na
masywny obłok małych, lodowych ciał w obłoku Oorta.
Okazuje się, że istnieją dowody
sugerujące, że ta hipoteza może być słuszna. Nikt nie jest pewien, w jaki
sposób planeta wystarczająco masywna, by wpłynąć na obłok lodowych pozostałości
po narodzinach Układu Słonecznego, mogłaby powstać w tak dużej odległości od
Słońca.
- Wiemy tylko, że istnieje obiekt o określonej masie – powiedział teoretyk Jakub Scholtz z Uniwersytetu Durham w Wielkiej Brytanii w raporcie „New
Scientist”. -
Obserwacje, które mamy, nie mogą nam powiedzieć, czym jest ten obiekt.
Scholtz podejrzewa, że może to
być pierwotna czarna dziura powstała podczas Wielkiego Wybuchu – kiedy Wszechświat
eksplodował. Ale skąd możemy wiedzieć na pewno i co jeszcze może nam to pokazać
o wszechświecie? Planeta dziewiąta może być taką pierwotną czarną dziurą.
Obiekt – ogólnie nazywany Planetą
nr Dziewięć – od lat pozostaje przedmiotem intensywnych badań i sporów wśród
naukowców i powinien mieć masę od 5 do 15 razy większą od Ziemi. Nikt go nie
widział, ale jeśli jest to pierwotna czarna dziura, prawdopodobnie nie byłaby
większa od grejpfruta i pozostawałaby całkowicie niewykrywalna dla ludzkiej
obserwacji, chyba że byliśmy świadkami odległego obiektu rzucającego się ku
swojej zagładzie w maleńką paszczę horyzontu zdarzeń.
Najbliżej Ziemi potwierdzona
czarna dziura znajduje się w układzie potrójnym gwiazd zwanym HR 6819/QV
Telescopii, około 1109 lat świetlnych (ly) od nas. To około cztery razy więcej
niż masa Słońca — stosunkowo lekka w strukturze Wszechświata. Ale dowody
wskazują, że maleńkie, pierwotne czarne dziury są obfite w całym wszechświecie,
z których najbliższa może być krótka, 10-letnia podróż na pokładzie statku
kosmicznego NASA New Horizons. New Horizons trafił na pierwsze
strony gazet w 2015 roku, kiedy wykonał szybki przelot obok Plutona i jego
księżyca Charona – dostarczając naukowcom (i wszystkim innym) pierwsze wyraźne
zdjęcia byłej dziewiątej planety.
Scholtz i jego kolega James Unwin napisali artykuł
przedstawiający hipotezę o ciemnym, superciężkim obiekcie o szerokości około
czterech cali, pełzającym po obrzeżach naszego Układu Słonecznego. Jeśli małe
pierwotne czarne dziury są obfite, mogą pomóc wyjaśnić inne zaskakujące
tajemnice wszechświata, takie jak to, jak galaktyki pozostawały w jednym
kawałku przez miliardy lat.
- Pierwotne czarne
dziury mogą być [...] ciemną materią – powiedział dla „New Scientist” Sebastien Clesse, kosmolog z Uniwersytetu
Brukselskiego w Belgii.
Niewielka
flota sond może dostarczyć zbliżenia czarnej dziury
Jednak dopóki ktoś nie dokona
bezpośredniej obserwacji pierwotnej czarnej dziury na skraju naszego Układu
Słonecznego, nie będzie niczym więcej niż spekulacją stwierdzenie, że naprawdę
żyjemy bliżej czarnej dziury, niż sądziliśmy. Ale Slava Turyshev z NASA z Jet Propulsion Laboratory w Kalifornii chce
odwrócić ten scenariusz, wystrzeliwując flotę maleńkich statków kosmicznych
zaprojektowanych do szybowania tam z żaglami słonecznymi i próbując wykryć
charakterystyczne zakłócenia grawitacyjne, które nieuchronnie generowałyby
nawet najmniejsze czarne dziury.
Małe sondy Turyszewa mogą
potencjalnie odbyć podróż w rejon orbity Neptuna mniej więcej „dziesięć razy
szybciej” niż konwencjonalna rakieta chemiczna i dotrzeć do miejsca
przeznaczenia rok po wystrzeleniu – pod warunkiem, że uzyskają duży zastrzyk
energii dzięki wstępnemu podejściu słońce. Nic jeszcze nie jest w kamieniu, ale
jeśli tak się stanie, możemy mieć zbliżenie czarnej dziury z naszego
sąsiedztwa, zanim pierwsi ludzie zrobią pierwszy krok na planecie Mars.
Astronomowie
być może po raz pierwszy zauważyli wędrującą czarną dziurę
Znajduje się w odległości około
5153 lat świetlnych od Ziemi. Astronomowie mogli wykryć pierwszą w historii
wędrującą czarną dziurę dzięki pomysłowości naukowców i precyzyjnym pomiarom,
które umożliwił Kosmiczny Teleskop Hubble'a, donosi CNET.
NASA szacuje, że w naszej
galaktyce, Drodze Mlecznej, znajduje się ponad 100 milionów czarnych dziur,
chociaż nikt do tej pory nie zidentyfikował żadnej z nich. Trudno jest zebrać
dowody na istnienie przedmiotu, który nie odbija światła. Popularne w
Internecie zdjęcia czarnych dziur są w rzeczywistości obrazami horyzontu
zdarzeń, a nie samą czarną dziurą.
Astronomowie zwrócili się zatem
ku innej zdolności czarnych dziur do zakrzywiania przestrzeni w celu ich
wykrycia. Kiedy czarna dziura przechodzi między Ziemią a odległą gwiazdą,
wypaczenie przestrzeni powoduje najpierw odchylenie, a następnie wzmocnienie
światła gwiazd. Teleskopy wpatrujące się w niebo w poszukiwaniu takich zdarzeń
mogą uchwycić to zjawisko zwane mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym, które jest
następnie śledzone przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
Jak
pomaga HST?
W zależności od grawitacji
czarnej dziury zjawisko soczewkowania może trwać ponad 200 dni, stwierdza „NASA
Hubblesite”. Precyzyjne instrumenty pomiarowe HST mają następnie
zmierzyć ugięcie światła gwiazdy tła. Odchylenie wynosi zwykle milisekundy, co
według strony internetowej jest podobne do „mierzenia średnicy 25-centowej
monety w Los Angeles widzianej z Nowego Jorku”. To odchylenie jest następnie
wykorzystywane do określenia masy, odległości i prędkości czarnej dziury.
Jessica
Lu,
adiunkt astronomii na Uniwersytecie w Berkely, od 2008 roku przygląda się
swobodnie latającym czarnym dziurom. Natknęła się na dane fotometryczne z dwóch
przeglądów mikrosoczewkowania, jednego z 1,3-metrowego teleskopu w Chile,
zwanego Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) i kolejny z
Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), z 1,8-metrowego teleskopu w
Nowej Zelandii.
Ponieważ obie te obserwacje
dotyczyły tego samego obiektu, został on skrócony do OB110462 zamiast używać
oddzielnej nomenklatury nadanej jej w każdym z teleskopów obserwacyjnych. Po
tym, jak HST zaobserwował zdarzenie, naukowcy dysponowali również danymi
astrometrycznymi lub pozycyjnymi zdarzenia, które dalej badali.
Co
znaleźli badacze?
Dane dla OB110462 pokazały, że
soczewkowanie występowało przez okres prawie 300 dni przez ciemny, zwarty
obiekt. Co ciekawe, dane astrometryczne pokazały również, że zmiana pozycji
gwiazdy spowodowana grawitacyjnym wpływem soczewki była obserwowana nawet
dekadę po zdarzeniu, jak podano w komunikacie prasowym UC Berkely. Lu i jej
zespół oszacowali, że soczewkujący obiekt ma masę 1,6-4,4 mas Słońca.
Ponieważ astronomowie uważają, że
martwa gwiazda musi mieć masę co najmniej 2,2 masy Słońca, aby stać się czarną
dziurą, badacze są otwarci na możliwość, że to, co zaobserwowali, jest gwiazdą
neutronową.
Inny zespół naukowców kierowany
przez Kailasha Sahu z Space
Telescope Science Institute w Maryland również badał dane z Hubble'a,
aby dojść do wniosku, że czarna dziura porusza się z prędkością 160 000 km/h,
szybciej niż sąsiednie gwiazdy, donosi „Hubblesite”. Zespół Sahu oszacował
jednak, że masa obiektu jest siedmiokrotnie większa od masy Słońca, co czyni go
bezdyskusyjnie czarną dziurą.
Do tej pory czarne dziury
wielkości gwiazdy zawsze były znajdowane jako układy podwójne, więc obserwacja
pojedynczej niesparowanej gwiazdy jest również pierwszą dla astronomów. Więcej
światła rzuci się na to, gdy jesienią pojawią się kolejne obserwacje z Kosmicznego
Teleskopu Hubble'a.
Źródła:
·
https://interestingengineering.com/astronomers-may-have-spotted-a-wandering-black-hole
Przekład z angielskiego - ©R.K.F. Leśniakiewicz