Is planeet 9 eigenlijk een oerzwart gat?

Artistieke impressie van Planet 9 nagualontwerp; Tom Ruen / Wikimedia commons

Astronomen zijn op het spoor van iets groots. Hun doel is tussen de 5 en 15 keer de massa van de aarde en draait om de zon voorbij Neptunus. Dit is planeet 9, het laatste onontdekte lichaam in een baan in het zonnestelsel. En de ontdekking ervan wordt in de niet al te verre toekomst verwacht.

De reden voor de opwinding is het groeiende bewijs dat Planet 9 daar moet zijn. Astronomen kunnen zien dat andere trans-Neptuniaanse lichamen - asteroïden, kometen en dergelijke - samen lijken te clusteren in patronen die niet gemakkelijk kunnen worden verklaard tenzij een grote planeet hen op de een of andere manier begeleidt.

Dit bewijs duidt op de massa van de planeet, maar suggereert ook dat het ver weg moet zijn - misschien 250 keer de afstand van de aarde tot de zon, en daarom is het zo moeilijk te zien.

Maar tegenwoordig zeggen astronomen dat er misschien nog een andere reden is waarom niemand planeet 9 heeft gezien: omdat het misschien helemaal geen planeet is. In plaats daarvan, zeggen ze, zou ons zonnestelsel in een baan rond een oerzwart gat kunnen draaien - een superdichte klomp materie ter grootte van een tennisbal. En als dat het geval is, dan moeten we het op een heel andere manier zoeken.

Eerst wat achtergrond. Kosmologen hebben lang aangenomen dat het vroege heelal gevuld was met kwantumfluctuaties die ervoor zorgden dat materie zich in sommige regio's concentreerde en in andere afwezig was.

Sommige van deze gebieden zouden enorm groot zijn geweest en de vorming van hele sterrenstelsels hebben gezaaid. Maar de meeste zouden heel klein zijn geweest, en veel zouden voldoende massa bevatten om licht op te vangen, met andere woorden, om zwarte gaten te vormen.

Deze zogenaamde oerzwarte gaten zijn totaal anders dan die gevormd door de ineenstorting van grote sterren of de superzware die in het centrum van sterrenstelsels woeden (en die onlangs voor het eerst in beeld zijn gebracht).

In plaats daarvan zijn oer-zwarte gaten klein en talrijk, maar moeilijk te herkennen. Er is inderdaad weinig bewijs voor hun bestaan.

Een oerzwart gat van vijf aardmassa's (werkelijke grootte 5 cm)

Tenminste, dat was het geval tot eerder dit jaar, toen astronomen een aantal raadselachtige waarnemingen rapporteerden die wezen op de mogelijkheid dat oer-zwarte gaten toch gewoon zouden kunnen zijn.

Deze waarnemingen zijn afkomstig van een experiment genaamd het Optical Gravitational Lensing Experiment, of OGLE, dat zoekt naar veranderingen in de helderheid van verre sterren en sterrenstelsels veroorzaakt door zwaartekrachtlensing. Dit is het relatief zeldzame fenomeen waarbij een grote massa het licht van een object erachter bundelt en werkt als een lens. Als deze objecten zodanig zijn uitgelijnd dat de aarde in het brandpunt wordt geplaatst, krijgen astronomen gratis een vergroot beeld van het verder weg gelegen object.

De meeste zwaartekrachtlenzen zijn enorm - hele sterrenstelsels bijvoorbeeld, die het licht van nog verder weg gelegen sterrenstelsels erachter bundelen. Maar OGLE heeft een aantal lenzen gezien die veel kleiner en dichterbij lijken te zijn, in ons eigen melkwegstelsel. Deze objecten zijn zeer compact en ongeveer vijf keer de massa van de aarde.

Niemand weet wat ze zijn, maar een mogelijkheid is dat het oorspronkelijke zwarte gaten zijn. Als dat zo is, dan moet ons universum ermee gevuld zijn.

Deze mogelijkheid heeft de aandacht getrokken van Jakub Scholtz van de Durham University in het VK en James Unwin van de University of Illinois in Chicago. Als de OGLE-gebeurtenissen te wijten zijn aan een populatie van oer-zwarte gaten, dan is het mogelijk dat de orbitale anomalieën van trans-Neptuniaanse objecten ook te wijten zijn aan een van deze oer-zwarte gaten die werd vastgelegd door het zonnestelsel, zeggen ze. Als dat het geval is, zijn we veel dichter bij een oerzwart gat dan we ooit hadden gedacht.

Scholtz en Unwin onderzoeken dit idee vandaag. Ze zeggen dat planeet 9 zijn huidige positie op slechts drie manieren kan hebben bereikt. De eerste is dat het zich op deze verre locatie heeft gevormd. Dit is echter onwaarschijnlijk omdat er sinds de vorming van het zonnestelsel niet genoeg tijd is geweest om de noodzakelijke aanwas op die afstand te laten plaatsvinden.

De tweede mogelijkheid is dat de planeet zich dichter bij de zon heeft gevormd en vervolgens op de een of andere manier naar zijn huidige locatie is gekatapulteerd. Ook dit is onwaarschijnlijk, omdat er een catastrofale gebeurtenis voor nodig zou zijn, zoals het passeren van een nabije ster. Maar er is geen bewijs dat dit is gebeurd tijdens de levensduur van het zonnestelsel.

De laatste mogelijkheid is dat planeet 9 een vrij zwevende planeet was die werd gevangen door het zwaartekrachtveld van de zon. Er is weinig bekend over vrij zwevende planeten en hun aantal in de melkweg.

Maar Scholtz en Unwin maken het punt dat als dit soort vangst mogelijk is, het vangen van een oerzwart gat dat ook is. We stellen dat hoewel er een kleine kans is om een ​​oerzwart gat van de aarde te vangen, het niet onwaarschijnlijker is dan het vastleggen van een vrij zwevende planeet met een vergelijkbare massa, zeggen ze.

Ze gaan verder met het berekenen van de vangstwaarschijnlijkheid op basis van het aantal nabijgelegen oerzwarte gaten dat de OGLE-waarnemingen suggereren.

Een gevolg van deze theorie is dat Planeet 9 onmogelijk te zien zal zijn met zichtbare licht- en infraroodtelescopen. Dat betekent dat de huidige zoektochten van astronomen naar de planeet gedoemd zijn te mislukken.

Een oerzwart gat zou een heel andere signatuur hebben, zeggen Scholtz en Unwin. Ze veronderstellen dat het zou worden omringd door een halo van donkere materie en dat vernietiging van donkere materiedeeltjes gammastraling zou genereren.

Dit signaal zou zelfs sterk genoeg kunnen zijn om door de Fermi Gamma Ray Space Telescope te worden waargenomen. Scholtz en Unwin zeggen dat ze van plan zijn om in de toekomst naar dit signaal te zoeken in de Fermi-gegevens.

Dat is fascinerend werk dat een geheel nieuw perspectief biedt op Planeet 9 en hoe astronomen ernaar moeten zoeken. Het roept ook het vooruitzicht op dat een van onze buren exotischer is dan iemand ooit had gedacht. Een oerzwart gat voor onze deur? Zin in dat!

Referentie: arxiv.org/abs/1909.11090 : Wat als planeet 9 een oerzwart gat is?

zich verstoppen