Что будет, если…

В течение нескольких лет астрономы и космологи теоретизировали о существовании дополнительной планеты с массой в 10 раз больше массы Земли, расположенной в самых отдаленных регионах Солнечной системы. Эта гипотетическая планета, получившая название Планета 9, могла быть источником гравитационных эффектов, которые могли бы объяснить необычные паттерны орбит транснептуновых объектов (TNO), выявленные космологическими данными. Транснептуновые объекты — это небесные тела, вращающиеся вокруг Солнца и расположенные за пределами Нептуна.

Основываясь на исследованиях, проведенных за последние несколько лет, Якуб Шольц и Джеймс Анвин, два исследователя из Даремского университета и Иллинойского университета в Чикаго, недавно провели расследование, изучающее возможность того, что Планета 9 является изначальной черной дырой. Их статья, опубликованная в Physical Review Letters, предполагает, что аномальные орбиты транснептуновых объектов и избыток событий микролинзирования, наблюдаемые в 5-летнем наборе данных эксперимента по оптическому гравитационному линзированию (OGLE), могут быть объяснены существованием определенной популяции астрофизических тел. Одной из которых будет Планета 9. В частности, предлагается идея, что Планета 9 и остальные тела могут быть первичными черными дырами.

«Наша работа началась, когда Джеймс и его жена Лора пошли в планетарий Чикаго и посмотрели короткий документальный фильм о Планете 9», — сказал Якуб Шольц, один из исследователей, проводивших исследование. «Должно быть, это привлекло внимание Джеймса, потому что он позвонил мне на следующий день, и мы начали выяснять, есть ли еще какой-нибудь объект, который мог бы имитировать планету. Мы придумали несколько забавных сценариев: Бозе-звезды, ультра — компактные гало темной материи, первичные черные дыры — и некоторые другие возможности».

Через несколько месяцев после того, как они начали изучать гипотезы о природе Планеты 9, другая исследовательская группа из Токийского университета повторно проанализировала данные, собранные в рамках эксперимента OGLE. OGLE — это исследовательский проект, осуществляемый в Варшавском университете, в ходе которого были получены изображения неба с помощью современных телескопов в течение длительных периодов времени.

Повторный анализ набора данных OGLE предварительно указал на существование популяции первичных черных дыр с массой, подобной той, что предсказывали астрономы для Планеты 9. Когда Шольц и Анвин узнали об этих предварительных открытиях, они начали специально рассматривать возможность того, что Планета 9 на самом деле может быть изначальной черной дырой.

«Последние части действительно сошлись воедино, когда мы поняли, что ореолы темной материи, окружающие первичные черные дыры, были бы способом наблюдать Планету 9, если бы это была черная дыра, из-за испускаемого ею рентгеновского / гамма-сигнала», Сказал Шольц. «В некотором смысле цель нашего исследования действительно заключалась в том, чтобы передать сообщение о том, что идея первичных черных дыр, вращающихся вокруг Солнца, не так абсурдна, как может показаться».

Гипотеза о том, что необычные орбиты транснептуновых объектов, наблюдаемые в прошлых космологических данных, могут быть объяснены существованием дополнительной планеты (Планеты 9), уже была исследована несколькими исследователями, в том числе группой из Калифорнийского технологического института во главе с Майклом Брауном и Константин Батыгин. С другой стороны, группа из Токийского университета, которая повторно проанализировала набор данных OGLE, была первой, кто представил идею о том, что избыток событий микролинзирования, наблюдаемый в данных OGLE, может свидетельствовать о существовании популяции первичных черных дыр.

По сути, исследование Шольца и Анвина связывает эти две гипотезы, предполагая, что дополнительная планета, о которой давно размышляли, на самом деле могла быть черной дырой, принадлежащей к популяции первичных черных дыр, предложенной Никурой и ее коллегами из Токийского университета. Кроме того, исследователи показали, что один из ранее предложенных сценариев происхождения Планеты 9, известный как «захват свободно плавающей планеты», столь же вероятен.

Фото: R. Hurt (IPAC)/Caltech