¿Es el misterioso «Planeta 9» de nuestro sistema solar realmente un agujero negro del tamaño de una toronja?

Probablemente no sea un agujero negro, si es que existe. Pero dos físicos creen que aún deberíamos comprobar si se trata de un agujero negro.

Dos físicos creen que deberíamos verificar si hay un antiguo agujero negro del tamaño de una toronja escondido en nuestro sistema solar. Y ese diminuto y pesado objeto podría de hecho ocupar el lugar de un planeta teórico que según algunos investigadores podría arrastrar otros objetos a nuestro sistema solar, el llamado Planeta 9.

¿Significa eso que realmente hay un agujero negro escondido en nuestro rincón del espacio? No, dijeron los investigadores.

Pero han reunido un argumento para su existencia que creen que es lo suficientemente convincente como para que valga la pena investigarlo.

Una ilustración muestra cómo se vería el Planeta 9 alejándose de nuestro sol. Ahora, al menos dos físicos piensan que esta imagen es incorrecta y que en realidad es un agujero negro. (Imagen: © Caltech/R. Hurt (IPAC))

Así es como funciona:

Lejos en los confines del sistema solar, más allá de donde orbita Neptuno, nuestro planeta conocido más distante, hay un puñado de pequeños objetos que se comportan de manera extraña. Estos «objetos transnuptunianos» (TNO) se agrupan de formas inusuales y tienden a girar alrededor de ejes que apuntan hacia una amplia franja del cielo, lejos de los planetas más grandes conocidos. Además, de manera crítica, los TNO orbitan en un plano diferente al de los ocho planetas conocidos. Esto sugiere que algo más los atrae con su gravedad.

Algunos astrónomos observaron ese patrón extraño, realizaron algunos cálculos y concluyeron que debe haber otro planeta por ahí, uno que tiene entre 10 y 20 veces la masa de la Tierra y sigue una órbita inestable que lo lleva muchos cientos de veces la distancia de la Tierra. del sol. Es una teoría extraña, generalmente llamada «Planeta 9”, pero que los astrónomos toman en serio. La búsqueda del Planeta 9 ha estado ocurriendo durante años, con astrónomos que utilizan telescopios de luz infrarroja y visual para escanear las partes más externas del sistema solar.

“Lo que entendimos es que el gravedad es lo importante «, dijo Jakub Scholtz, físico de la Universidad de Durham en Inglaterra y uno de los dos astrónomos detrás de la idea. «No necesita ser un planeta. Es un planeta. Pero como físicos teóricos, sabemos que la cosmología del universo primitivo puede introducir muy fácilmente una gama de nuevos cuerpos teóricos muy interesantes, uno de los cuales… son los agujeros negros primordiales».

Los agujeros negros primordiales son diferentes


Por lo general, cuando hablamos de agujeros negros, nos referimos a objetos enormes formados cuando las estrellas gigantes colapsan sobre sí mismas, atrapando sus masas en singularidades infinitamente densas, rodeadas de gigantes».horizontes de eventos» a partir del cual ninguna luz puede escapar. Pero algunos cosmólogos creen que en el universo primitivo, cuando todo era caliente y denso y se alejaba del Big Bang, y aún no se habían formado estrellas, ya estaban emergiendo agujeros negros.

Estos fantasmas primordiales de la creación del universo se habrían formado cuando trozos de esa materia primordial se juntaron con tanta fuerza que se condensaron en singularidades.

«Esa parte del universo es tan densa que simplemente se convierte en un agujero negro», dijo Scholtz a WordsSideKick.com.

Estos agujeros negros serían más pequeños que los estelares agujeros negros formado por el colapso de estrellas masivas, dijo James Unwin, físico de la Universidad de Chicago y coautor del artículo. Y según algunos modelos, serían solo un puñado de veces más pesados ​​que la Tierra.

Un agujero negro de esa masa no parecería nada, dijo Unwin. Su horizonte de eventos sería diminuto: del tamaño de una toronja si tiene cinco veces la masa de la Tierra, y del tamaño de una bola de boliche con 10 veces la masa de la Tierra. Pero la gravedad es la gravedad. Si un PBH encontrara su camino hacia nuestro sistema solar, ese agujero negro orbitaría alrededor del sol como lo haría un planeta, y remolcaría planetas enanos y asteroides como lo haría el teórico Planeta 9. No habría forma de distinguir los efectos de la gravedad de un planeta de los de un agujero negro primordial de la misma masa.

Una imagen del artículo muestra la escala exacta del horizonte de eventos del agujero negro si tiene cinco masas terrestres. (Nota: probablemente no se escalará exactamente en su dispositivo, pero imagine lo grande que sería si lo imprimiera de modo que el espacio en blanco fuera exactamente tan ancho como una hoja de papel de su impresora).
(Crédito de la imagen: Jakub Scholtz y James Unwin)

Los mismos modelos que producen agujeros negros primordiales, dijo Unwin, también ofrecen la mejor explicación de cómo el mecanismo de Higgs (que se cree que infunde masa a todas las partículas) y otra física básica surgieron en el universo. Entonces, hay una buena razón para pensar que estas cosas existen, ya sea que alguna de ellas termine o no en nuestro sistema solar o en cualquier otro sistema estelar. Pero nadie ha encontrado uno.

Agujeros negros que desvían la luz

Sin embargo, hay algunas pruebas recientes que sugieren que en realidad pueden existir, dijo Unwin.

«Creo que esto es bastante desconocido en la comunidad», dijo Unwin, «y realmente estamos tratando de llamar la atención».

Hay un experimento llamado Experimento de Lente Gravitacional Óptica (OGLE) en Polonia. Escanea el cielo en busca de evidencia de «microlente» gravitacional, lugares en el espacio donde la gravedad de un planeta o algún otro objeto ha desviado un haz de luz de su camino, causando que golpee la Tierra. En los casos de las estrellas estudiadas por OGLE, esta desviación de la luz parece hacer que la estrella brille momentáneamente.

Pero OGLE informó algo extraño, dijeron. Seis veces, detectó eventos de microlente muy breves, que duraron menos de 0,3 días, lo que sugiere objetos que se mueven muy rápido entre 0,5 masas terrestres y 20 masas terrestres que se precipitan más allá de las estrellas. No es así como aparecen los planetas para OGLE, dijo Unwin, y hay buenas razones para sospechar que los seis objetos pueden ser agujeros negros primordiales. (Otra posibilidad son los «planetas flotantes libres» de movimiento muy rápido que se desplazan fuera de los sistemas estelares, pero los modelos planetarios actuales no predicen que muchos de estos planetas se muevan alrededor del universo).

Si esos seis objetos fueran pequeños agujeros negros antiguos, dijo Scholtz, entonces eso significa que tales agujeros negros no son tan raros en el universo. No esperarías que aparecieran en todos los sistemas estelares, dijo. Y la mayoría flotaría libremente en el espacio. Pero no sería terriblemente impactante si nuestro sistema tuviera suerte y detectara uno, dijo.

La teoría del agujero negro del Planeta 9 explica así dos misterios: la anomalía del objeto transneptuniano y la anomalía OGLE.

«Estas dos cosas indican el mismo rango de masas», dijo Unwin. «Eso es lo que nos emocionó bastante».

«Esa es la clave», agregó Scholtz. “El planeta que falta tiene entre quizás cinco y 20 masas terrestres, y la evidencia de OGLE indica entre 0,5 y 20 masas terrestres. Así que esto es toda una coincidencia.

Si la anomalía TNO en realidad resulta ser un agujero negro, dijo Unwin, eso es un gran problema. Demostraría la existencia de agujeros negros primordiales y establecería un rango de masas para ellos que explicaría cuándo exactamente en la historia del universo se formaron, lo que luego explicaría cuántos otros fragmentos de la física nacieron.

¿Significa esto que uno de los investigadores está convencido de que hay un agujero negro en nuestro sistema solar, o incluso piensa que probablemente haya uno ahí fuera? No, dijeron los dos. Es posible que la anomalía TNO realmente no indique un solo objeto pesado, o que la anomalía OGLE sea una casualidad o el resultado de un equipo defectuoso.

¿Existe el Planeta 9?

Algunos astrónomos dudan de que haya algo ahí fuera.

“No sé lo suficiente sobre PBH [primordial black holes] saber cuánta reserva poner en la plausibilidad de tener uno en el sistema solar distante «, dijo Nathan Kaib, astrónomo de la Universidad de Oklahoma que no participó en el trabajo de Unwin y Scholtz. «Sin embargo, diré que Soy un poco escéptico sobre la necesidad de Planet 9».

La anomalía orbital del TNO (objeto transneptuniano) parece ser real, dijo, pero esta idea del planeta escondido más allá de los TNO no lo explica tan bien. Y, como escribió en un artículo publicado el 2 de julio en El diario astronómicocabría esperar que Planet 9 creara otras anomalías que no aparecen en los datos.

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“Esto me deja algo escéptico sobre la existencia del planeta, y si se supone que PBH produce los mismos… efectos que el planeta, supongo que yo también sería escéptico, pero esto es bastante independiente de la idea de PBH en sí mismos. dijo Kaib.

Pero algunos astrónomos todavía creen que hay un planeta ahí fuera. Y esa evidencia es lo suficientemente fuerte, y la búsqueda de un planeta ha durado lo suficiente, dijo Unwin, que al menos vale la pena explorar si algún objeto similar a un planeta que no es un planeta está causando el efecto.

Una forma de probar, sugirieron en un documento aún no revisado por pares publicado en línea en el servidor de preimpresión arXiv, es buscar signos de «aniquilación de la materia oscura». Las teorías sobre los PBH sugieren que estarían rodeados de densas halos de materia oscura que podría sobrevivir parcialmente intacto incluso después de miles de millones de años de vagar por el universo. Y algunas teorías de la materia oscura sugieren que a veces sus partículas se «aniquilan» y se convierten en fotones de rayos gamma. Potencialmente, podríamos detectar esos fotones en la Tierra.

(Tal detección definitivamente resolvería un tercer gigante misterio de la físicapara aquellos que hacen un seguimiento: si la materia oscura puede convertirse en partículas que reconozcamos del universo brillante).

Es posible que nuestros telescopios ya hayan captado esos fotones de rayos gamma, escribieron los investigadores. Entonces, su próximo paso es examinar los datos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi, que escanea grandes franjas del cielo en busca de partículas, para ver si pueden encontrar algún indicio de ellas.

En caso de que la búsqueda de rayos gamma descubra un pequeño agujero negro, dijo Scholtz, las posibilidades son infinitas. Incluso podríamos enviar una misión allí, dijo.

«Esta es potencialmente una oportunidad para jugar con un agujero negro real», dijo. «¿Qué tan emocionante es eso?»

Sin embargo, nadie apuesta por ello todavía.

Fuente www.espacio.com

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