Due fisici pensano che dovremmo controllare per vedere se c'è un antico buco nero grande come un pompelmo nascosto nel nostro sistema solare. E quell'oggetto piccolo e pesante potrebbe in effetti prendere il posto di un pianeta teorico che alcuni ricercatori ritengono possa trascinare su altri oggetti nel nostro sistema solare, il cosiddetto Pianeta 9.
Significa che c'è davvero un buco nero nascosto nel nostro angolo di spazio? No, hanno detto i ricercatori.
Ma hanno messo insieme un argomento per la sua esistenza che pensano sia abbastanza avvincente da valere la pena esaminarlo.
Ecco come va:
Lontano nei confini esterni del sistema solare, oltre il punto in cui Nettuno, il nostro pianeta più distante conosciuto, orbita, ci sono una manciata di piccoli oggetti che si comportano in modo strano. Questi "oggetti transnuptuniani" (TNO) si raggruppano in modi insoliti e tendono a ruotare attorno ad assi che puntano verso un'ampia fascia del cielo, lontano dai più grandi pianeti conosciuti. Inoltre, criticamente, i TNO orbitano su un piano diverso rispetto agli otto pianeti conosciuti. Ciò suggerisce che qualcos'altro li sta tirando con la sua gravità.
Alcuni astronomi hanno osservato quello strano schema, eseguito alcuni calcoli e concluso che ci deve essere un altro pianeta là fuori, uno che è 10-20 volte la massa della Terra e che segue un'orbita traballante che lo porta molte centinaia di volte la distanza della Terra dalla sole. È una teoria bizzarra, di solito chiamata "Planet 9", ma che gli astronomi prendono sul serio. La caccia al Pianeta 9 dura da anni, con gli astronomi che usano la luce visiva e i telescopi a infrarossi per scansionare le parti più esterne del sistema solare.
"La cosa che abbiamo capito è che la gravità è la cosa importante", ha detto Jakub Scholtz, un fisico della Durham University in Inghilterra e uno dei due astronomi dietro l'idea. "Non ha bisogno di essere un pianeta. La spiegazione più banale o forse più sana è che è un pianeta. Ma come fisici teorici, sappiamo che la cosmologia del primo universo può facilmente introdurre una serie di nuovi teorici molto interessanti corpi - uno dei quali ... sono buchi neri primordiali ".
I buchi neri primordiali sono diversi
Di solito, quando parliamo di buchi neri, intendiamo enormi oggetti formati quando stelle gigantesche collassano su se stesse, intrappolando le loro masse in singolarità infinitamente dense, circondate da giganteschi "orizzonti di eventi" da cui nessuna luce può sfuggire. Ma alcuni cosmologi credono che nei primi momenti dell'universo, quando tutto era caldo, denso e si allontanava rapidamente dal Big Bang, e nessuna stella si era ancora formata, i buchi neri stavano già emergendo.
Questi fantasmi primordiali della creazione dell'universo si sarebbero formati quando pezzi di quella materia antica fossero stati stretti insieme così strettamente da condensarsi in singolarità.
"Quella parte dell'universo è così densa, diventa solo un buco nero", ha detto Scholtz a Live Science.
Questi buchi neri sarebbero più piccoli dei buchi neri stellari formati dal crollo di stelle massicce, ha affermato James Unwin, un fisico dell'Università di Chicago e coautore del documento. E secondo alcuni modelli, sarebbero solo una manciata di volte più pesanti della Terra.
Un buco nero di quella massa non assomiglierebbe molto a nulla, disse Unwin. Il suo orizzonte degli eventi sarebbe minuscolo - circa le dimensioni di un pompelmo se è cinque volte la massa della Terra e le dimensioni di una palla da bowling a 10 volte la massa della Terra. Ma la gravità è gravità. Se un PBH si fosse fatto strada nel nostro sistema solare, quel buco nero avrebbe orbitato attorno al sole come farebbe un pianeta, e avrebbe tirato su pianeti e asteroidi nani proprio come farebbe il teorico Pianeta 9. Non ci sarebbe modo di distinguere gli effetti della gravità di un pianeta da quello di un buco nero primordiale della stessa massa.
Gli stessi modelli che producono buchi neri primordiali, ha affermato Unwin, offrono anche la migliore spiegazione di come il meccanismo di Higgs (pensato per infondere massa su tutte le particelle) e altra fisica di base emersa nell'universo. Quindi c'è una buona ragione per pensare che queste cose esistano, indipendentemente dal fatto che da allora siano finite nel nostro sistema solare o in qualsiasi altro sistema stellare. Ma nessuno ne ha mai trovato uno.
Luce di piegatura dei buchi neri
Tuttavia, ci sono alcune prove recenti che suggeriscono che potrebbero davvero esistere, Unwin ha detto.
"Penso che questo sia abbastanza sconosciuto nella comunità", ha detto Unwin, "e stiamo davvero cercando di portarlo a grande attenzione".
C'è un esperimento chiamato Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) in Polonia. Esamina il cielo alla ricerca di "microlenti" gravitazionali, posti nello spazio in cui la gravità di un pianeta o di qualche altro oggetto ha piegato il percorso di un raggio di luce, causando il suo colpire la Terra. Nei casi delle stelle studiate da OGLE, questa curvatura della luce sembra solo la stella che si illumina momentaneamente.
Ma OGLE ha riferito di qualcosa di strano, hanno detto. Sei volte, ha individuato eventi di microlente molto brevi, lunghi meno di 0,3 giorni, indicativi di oggetti in rapido movimento tra 0,5 masse terrestri e 20 masse terrestri che sfrecciavano oltre le stelle. Questo non è il modo in cui i pianeti guardano a OGLE, disse Unwin, e c'è una buona ragione per sospettare che i sei oggetti potrebbero essere buchi neri primordiali. (Un'altra possibilità è che i "pianeti fluttuanti" in rapido movimento si muovano attorno ai sistemi stellari esterni, ma gli attuali modelli planetari non prevedono che molti di questi pianeti si ingrandiscano nell'universo.)
Se quei sei oggetti fossero piccoli, antichi buchi neri, disse Scholtz, allora ciò significa che tali buchi neri non sono così rari nell'universo. Non ti aspetteresti che si presentino in ogni sistema stellare, ha detto. E la maggior parte fluttuerebbe liberamente nello spazio. Ma non sarebbe terribilmente scioccante se il nostro sistema fosse fortunato e ne prendesse uno, disse.
La teoria del buco nero del Pianeta 9 spiega quindi due misteri: l'anomalia dell'oggetto trans-nettuniano e l'anomalia OGLE.
"Queste due cose indicano la stessa gamma di massa", ha detto Unwin. "Questa è la cosa che ci ha reso piuttosto eccitati."
"Questa è la cosa fondamentale", ha aggiunto Scholtz. "Il pianeta mancante è da qualche parte tra forse cinque e 20 masse terrestri, e le prove OGLE indicano da qualche parte tra 0,5 e 20 masse terrestri. Quindi questa è una coincidenza."
Se l'anomalia del TNO si rivela effettivamente un buco nero, Unwin ha detto, è un grosso problema. Proverebbe l'esistenza di buchi neri primordiali, e inchioderebbe una gamma di massa per loro che spiegherebbe quando esattamente nella storia dell'universo si sono formati - il che spiegherebbe quindi come sono nati molti altri frammenti di fisica.
Ciò significa che entrambi i ricercatori sono convinti che ci sia un buco nero nel nostro sistema solare, o addirittura pensi che ce ne sia probabilmente uno là fuori? No, dissero entrambi. È possibile che l'anomalia TNO non indichi realmente un singolo oggetto pesante, o che l'anomalia OGLE sia un colpo di fortuna, o il risultato di un'apparecchiatura difettosa.
Planet 9 esiste anche?
Alcuni astronomi dubitano che ci sia qualcosa là fuori.
"Non so abbastanza sui PBH per sapere quanta scorta mettere nella plausibilità di averne uno nel lontano sistema solare", ha detto Nathan Kaib, un astronomo dell'Università di Oklahoma che non era coinvolto nel lavoro di Unwin e Scholtz . "Tuttavia, dirò che sono un po 'scettico sulla necessità del Pianeta 9."
L'anomalia orbitale del TNO (oggetto trans-nettuniano) sembra essere reale, ha detto, ma questa idea del pianeta che si nasconde là fuori dai TNO non lo spiega bene. E, come ha scritto in un articolo pubblicato il 2 luglio su The Astronomical Journal, ti aspetteresti che Planet 9 crei altre anomalie che non sono emerse nei dati.
"Questo mi lascia in qualche modo scettico sull'esistenza del pianeta, e se si suppone che il PBH produca gli stessi ... effetti del pianeta, immagino che sarei ugualmente scettico nei suoi confronti, ma questo è abbastanza indipendente dall'idea di PBH stessi ", ha detto Kaib.
Ma alcuni astronomi pensano ancora che ci sia un pianeta là fuori. E quell'evidenza è abbastanza forte, e la caccia a un pianeta è andata avanti abbastanza a lungo, Unwin ha detto, che almeno vale la pena esplorare se un oggetto simile a un pianeta che non è un pianeta sta causando l'effetto.
Un modo per verificare, hanno suggerito in un documento non ancora recensito tra pari pubblicato online nel server di prestampa arXiv, è quello di cercare segni di "annientamento della materia oscura". Le teorie dei PBH suggeriscono che sarebbero circondati da densi aloni di materia oscura che potrebbero sopravvivere parzialmente intatti anche dopo miliardi di anni di vagabondaggio nell'universo. E alcune teorie della materia oscura suggeriscono che a volte le sue particelle "annichilano" e si trasformano in fotoni a raggi gamma. Potremmo potenzialmente rilevare quei fotoni sulla Terra.
(Tale rilevazione risolverebbe definitivamente un terzo mistero della fisica gigante, per coloro che tengono traccia: se la materia oscura può trasformarsi in particelle che riconosciamo dall'universo luminoso.)
I nostri telescopi potrebbero aver già raccolto quei fotoni a raggi gamma, hanno scritto i ricercatori. Quindi, il loro prossimo passo è quello di esaminare i dati del telescopio spaziale a raggi gamma Fermi, che scansiona ampie zone di cielo per le particelle, per vedere se riescono a trovare qualche accenno di uno.
Per caso la caccia ai raggi gamma rivela un piccolo buco nero, ha detto Scholtz, le possibilità sono infinite. Potremmo anche inviare una missione lì, ha detto.
"Questa è potenzialmente un'opportunità per giocare con un vero buco nero", ha detto. "Quanto è emozionante?"
Tuttavia, nessuno ci sta ancora scommettendo.
