Devintoji planeta galėtų būti pirmykšte juodąja bedugne

Astronomai iškėlė hipotezę, kad Saulės sistemos apylinkėse gali būti nedidelių juodųjų bedugnių. Tai paaiškintų gravitacinio mikrolęšiavimo atvejų perteklių, o taip pat, kad Devintoji planeta, kurios egzistavimą rodo nemažai netiesioginių įrodymų, galėtų būti Saulės gravitacijos sugauta, maždaug penkių Žemės masių, juodoji bedugnė, rašoma arXiv.org svetainėje paskelbtoje išankstinėje straipsnio publikacijoje.

Dabar yra tiksliai nustatytos aštuonios didelės Saulės sistemos planetos, o taip pat daugybė nykštukinių planetų, kurioms priskiriami tokie dangaus kūnai kaip Pultonas, Cerera, Eridė, Makemakė ir t.t. Tačiau už Plutono orbitos yra menkai ištirta Koiperio juosta, kurioje gali būti iki šiol neatrastų ilgo periodo objektų.

Tuo tarpu žinomų Koiperio juostos objektų orbitų parametruose fiksuojamos anomalijos. O būtent, ilgiausių periodų kūnų orbitos grupuojasi viena kryptimi, kai kurių objektų orbitos labai ištęstos, o kitų – smarkiai pakreiptos ekliptikos plokštumos atžvilgiu.

2016 metais astronomai publikavo straipsnį, kuriame siūloma visas neįprastas Koiperio juostos objektų orbitų savybes paaiškinti naujos, ganėtinai stambios planetos – hipotetinės Devintosios planetos – įtaka. Jei ši hipotezė teisinga, tai planetos masė gali siekti nuo 5 iki 15 Žemės masių, o skrieja ji orbita, nuo Saulės nutolusia 300–1000 astronominių vienetų atstumu.

Antra vertus, egzistuoja ir dar viena astronomams žinoma anomalija – 0,1–0,3 dienų trukmės mikrolęšiavimo įvykių perteklius. Šis reiškinys padidina žvaigždės ryškumą, kai netoli žiūrėjimo linijos tarp jos ir stebėtojo atsiduria kitas masyvus kūnas. Fiksuojamas maždaug 0,5 – 20 Žemės masių gravitacinių lęšių perteklius, susitelkę jie daugiausiai Galaktikos centrinio telkinio kryptimi, maždaug už 8 kiloparsekų – už Koiperio juostos ribų.

Mokslininkai pateikė kelis galimus stebimo mikrolęšiavimo atvejų gausos paaiškinimus. Įprasta manyti, kad jis susijęs su laisvai skrajojančiomis planetomis-našlaitėmis, kurias skraido tarpžvaigždinėje erdvėje ir su jokia žvaigžde nėra gravitaciškai susietos. Šiuo atveju Devintosios planetos egzistavimas aiškinamas kitaip: anksčiau ji galėjo būti viena iš tokių klajojančių planetų, kurią pagriebė Saulės gravitacija.

Astronomo Jakub Scholtz iš Durhamo universiteto (DB) ir James Unwin iš Illinoiso universiteto Čikagoje (JAV) darbe pasiūlyta nauja idėja, kuria vienu metu galima paaiškinti abi anomalijas. Autoriai siūlo panagrinėti galimybę, kad tiek Devintąja planeta, tiek perteklinio mikrolęšiavimo priežastimi galėtų būti ne planetos, o pirminės, ankstyvojoje Vistoje atsiradusios, juodosios bedugnės.

Yra keli juodųjų bedugnių tipai, besiskiriantys susidarymo mechanizmu. Dažniausiai kalbama apie galaktikų centruose esančias supermasyvias juodąsias bedugnes, o taip pat apie žvaigždžių masės juodąsias bedugnes, susidarančias, kai masyvios žvaigždės baigia savo raidą, sprogdamos kaip supernovos. Tačiau teoretikai kelia hipotezes, kad juodosios bedugnės galėjo formuotis ir pačioje Visatos pradžioje, tiesiogiai iš tada egzistavusios tankios ir karštos plazmos. Pagrindinis tokių pirminių juodųjų bedugnių bruožas – visiškai kitokia masė. Jos gali būti labai mažos, tuo tarpu žvaigždžių evoliucijos būdu tokios juodosios bedugnės susiformuoti negali.

Astronomai pažymi, kad norint patvirtinti tokio juodųjų bedugnių formavimosi hipotezę, ieškant Devintosios planetos, reikės iš principo kitokių stebėjimų, nei ieškant planetinės kilmės objekto. Tarkime, norint atrasti taip toli nuo žvaigždės skriejančią planetą, stebėjimus reikia vykdyti ilgų IR arba mikrobangų diapazone, nes jų temperatūra – itin žema. Tuo tarpu panašių charakteristikų juodąją bedugnę tokiu būdu išvis nepavyktų aptikti.

Penkių Žemės masių juodoji bedugnė tebūtų 4,5 sm skersmenss. Netgi tokios mažas juodosios bedugnės tiesioginis spinduliavimas būtų itin menkas: jos temperatūra būtų 0,004 kelvino, o jos Hawkingo spinduliavimas bus itin silpnas. Tačiau kadangi tokios juodosios bedugnės turėtų būti labai senos, tai aplink jas turėtų būti susiformavęs tamsiosios materijos minihalas, besitęsiantis kelis astronominius vienetus.

Daugelyje tamsiosios materijos modelių daroma prielaida, kad ją sudarančios dalelės, sąveikaudamos tarpusavyje, gali anihiliuoti. Pavyzdžiui, taip turėtų vykti su neutralinais – hipotetinėmis dalelėmis iš Z bozono superpartnerio, fotono ir Higgso bozono mišinio. Neutralinas priklauso Majoranos fermionams, yra savo paties antidalelė. Tokiu atveju, sąveikaudamos tarpusavyje, tokios dalelės turėtų anihiliuoti, sukeldamos gama spinduliavimo blyksnį.

Darbo autoriai daro išvadą, kad Devintosios planetos būtina ieškoti ir aukštų energijų diapazone, ne tik ilgųjų bangų. Jų nuomone, įrodyti, kad Devintoji planeta yra pirminė juodoji bedugnė, įmanoma tik vieninteliu būdu, aptikus judantį gama ar rentgeno spindulių šaltinį. Taip galima ieškoti ir kitų pirminių juodųjų bedugnių.