2人の物理学者は、私たちの太陽系に古代のグレープフルーツサイズのブラックホールが隠れていないかどうかを確認する必要があると考えています。そして、その小さくて重い物体は、実際には、一部の研究者が私たちの太陽系の他の物体、いわゆる惑星9を引っ張っているかもしれないと考える理論上の惑星の代わりになるかもしれません。
それは、私たちの宇宙の隅に隠れているブラックホールが本当にあるということですか？いいえ、研究者達は言った。
しかし、彼らは、その存在について、調査する価値があるほど十分に説得力があると考える議論をまとめました。
方法は次のとおりです。
太陽系の外側の遠く、最も遠い既知の惑星である海王星が軌道を回る先には、奇妙な振る舞いをする小さな物体がいくつかあります。これらの「トランスヌプティアンオブジェクト」（TNO）は異常な方法でクラスター化し、既知の大きな惑星から離れて、空の1つの広い帯を指す軸の周りを回転する傾向があります。また、重要なことに、TNOは8つの既知の惑星とは異なる平面を周回しています。それは、他の何かがその重力で彼らを引っ張っていることを示唆しています。
一部の天文学者は、その奇妙なパターンを調べ、いくつかの計算を実行し、地球の質量の10倍から20倍の惑星が地球から何百倍も離れたぐらついた軌道をたどっていると思います。太陽。これは通常「プラネット9」と呼ばれる奇妙な理論ですが、天文学者は真剣に考えています。惑星9の探索は何年も前から続いており、天文学者は可視光と赤外線望遠鏡を使用して太陽系の最も外側の部分をスキャンしています。
「私たちが気づいたことは、重力が重要であることです」と、英国のダラム大学の物理学者であり、アイデアの背後にある2人の天文学者の1人であるJakub Scholtz氏は言いました。 「それは惑星である必要はありません。最もありふれた、またはおそらく最も健全な説明は、それが惑星であるということです。しかし、理論物理学者として、私たちは初期宇宙論が非常に興味深い新しい理論の範囲を非常に簡単に導入できることを知っています。遺体-その1つは…原始的なブラックホールです。」
原始ブラックホールは異なります
通常、ブラックホールについて話すとき、巨大な星が崩壊して巨大な「事象の地平線」に囲まれた無限の密集した特異点に質量を閉じ込めたときに形成される巨大な物体を意味します。しかし宇宙論者の中には、宇宙の最初の瞬間に、すべてが熱く高密度でビッグバンから急いで離れ、星がまだ形成されていなかったとき、ブラックホールがすでに現れていたと信じています。
宇宙の創造のこれらの原始的な幽霊は、その初期物質の塊が非常に強く押しつぶされてそれらが特異点に凝縮したときに形成されたでしょう。
「宇宙のその部分は非常に密であり、それはブラックホールになるだけだ」とショルツはライブサイエンスに語った。
これらのブラックホールは、崩壊する巨大な星から形成される恒星のブラックホールよりも小さいとシカゴ大学の物理学者で論文の共著者であるジェームズ・アンウィンは言った。そして、いくつかのモデルによると、それらは地球よりもほんの数倍重いでしょう。
その質量のブラックホールはほとんど何のようにも見えない、とUnwinは言った。そのイベントの地平線はごくわずかです-地球の質量の5倍の場合はグレープフルーツのサイズ、地球の質量の10倍の場合はボーリングボールのサイズです。しかし、重力は重力です。 PBHが太陽系に到達した場合、そのブラックホールは惑星のように太陽を周回し、理論上の惑星9と同じように、準惑星や小惑星を引き寄せます。惑星の重力の影響を、同じ質量の原始ブラックホールの影響から区別する方法はありません。
原始ブラックホールを生成する同じモデルは、ヒッグスメカニズム（すべての粒子に質量を埋め込むと考えられた）と他の基本的な物理学が宇宙にどのように出現したかについての最良の説明も提供します。ですから、太陽系や他の星系になってしまったかどうかにかかわらず、これらのものが存在すると考えるのには十分な理由があります。しかし、実際に見つけた人はいません。
光を曲げるブラックホール
しかし、それらが実際に存在している可能性があることを示唆する最近の証拠がいくつかあるとUnwinは述べた。
「これはコミュニティではかなり知られていないと思う」とアンウィン氏は語り、「私たちは本当にそれを広く注目させようとしている」と語った。
ポーランドには光学重力レンズ実験（OGLE）と呼ばれる実験があります。惑星や他の物体の重力が光線の経路を曲げて地球に衝突させた、宇宙の重力「マイクロレンズ」の証拠がないか空をスキャンします。 OGLEによって研究された星の場合、この光の曲がりは、星が瞬間的に明るくなっているように見えます。
しかし、OGLEは何か奇妙なことを報告した、と彼らは言った。 6回目は、0.3日間未満の非常に短いマイクロレンズ現象を発見しました。これは、0.5の地球の質量と20の地球の質量の間で非常に高速で移動する物体が過去の恒星をジップしていることを示唆しています。これは、惑星がOGLEに対してどのように見えるかではなく、6つの天体が原始的なブラックホールである可能性があると疑うのには十分な理由があります。 （別の可能性としては、非常に高速で移動する「自由に浮遊する惑星」が外部の星系の周りを移動することですが、現在の惑星モデルでは、そのような惑星の多くが宇宙を周回しているとは予測していません。）
ショルツ氏によると、これらの6つの天体が小さな古代のブラックホールである場合、そのようなブラックホールは宇宙ではそれほど珍しくありません。それらがすべての星系に現れるとは思わないだろうと彼は言った。そして、ほとんどが宇宙空間を自由に浮遊します。しかし、私たちのシステムが幸運になり、それを手に入れても、それほど衝撃的ではない、と彼は言った。
次に、プラネット9ブラックホール理論は2つの謎を説明します。それは、ネプテューヌ横断オブジェクト異常とOGLE異常です。
「これら2つは同じ質量範囲を指している」とUnwinは言った。 「これは私たちを非常に興奮させたものです。」
「それが重要なことだ」とショルツ氏は付け加えた。 「行方不明の惑星はおそらく5から20の地球の質量のどこかにあり、OGLEの証拠は0.5から20の地球の質量のどこかを指しているので、これはかなりの偶然です。」
Unno氏によると、TNOの異常が実際にブラックホールであることが判明した場合、それは大きな問題です。それは原始ブラックホールの存在を証明し、彼らが形成した宇宙の歴史の中で正確にいつ説明するかを説明する質量範囲を特定します-それから、物理学の他の多くのビットがどのようにして生まれたかを説明します。
それは、どちらかの研究者が私たちの太陽系にブラックホールがあると確信している、またはおそらくそこに1つあると考えていることを意味しますか？いいえ、両方とも言った。 TNOの異常が実際には1つの重い物体を指していない、またはOGLEの異常がまぐれである、または機器の故障の結果である可能性があります。
プラネット9は存在しますか？
一部の天文学者は、そこに何かがあるのではないかと疑っています。
「私は、遠方の太陽系に1つ持っていることの妥当性にどのくらいの在庫を入れるかについて、PBHについて十分に知りません」 。 「しかし、私は惑星9の必要性にいくらか懐疑的だと言います。」
彼は、TNO（ネプテューヌ横断オブジェクト）の軌道異常は現実にあるように見えますが、この惑星がTNOの向こうに隠れているというこの考えは、それをうまく説明していません。そして、彼がThe Astronomical Journalで7月2日に発表した論文に書いたように、Planet 9がデータに現れていない他の異常を作成することを期待するでしょう。
「これは私に惑星の存在にいくらか懐疑的であり、PBHが惑星と同じ効果を生み出すことになっているとすれば、私もそれと同じように懐疑的だと思いますが、これはPBH自体」とKaibは述べた。
しかし、一部の天文学者はまだそこに惑星があると考えています。そしてその証拠は十分に強力であり、惑星を探すのに十分な時間がかかっていると、Unwinは言う。少なくとも惑星ではない惑星のようなオブジェクトが効果を引き起こしているかどうかを調査する価値はある。
確認する1つの方法は、プレプリントサーバーarXivにオンラインで投稿された、まだピアレビューされていない論文で、「ダークマターの消滅」の兆候を探すことです。 PBHの理論は、それらが暗黒物質の密なハローに囲まれ、宇宙を何十億年もさまよった後でも部分的に無傷で生き残ることができることを示唆しています。そして、暗黒物質のいくつかの理論は、その粒子が時々「消滅」してガンマ線光子に変わることを示唆しています。これらの光子を地球上で検出できる可能性があります。
（このような検出は、追跡している人にとって、3番目の巨大な物理の謎を最終的に解決します：暗黒物質が明るい宇宙から認識する粒子に変わることができるかどうか。）
私たちの望遠鏡はすでにそれらのガンマ線光子を拾っていたかもしれないと研究者たちは書いている。したがって、彼らの次のステップは、粒子の空の広いパッチをスキャンするフェルミガンマ線宇宙望遠鏡からのデータを調べて、1つのヒントを見つけることができるかどうかを確認することです。
偶然にも、ガンマ線の探索は小さなブラックホールになりかねない、とショルツ氏は語り、可能性は無限大です。そこに任務を送ることさえできると彼は言った。
「これは潜在的に本当のブラックホールで遊ぶ機会である」と彼は言った。 「それはどれほどエキサイティングなことですか？」
それでも、まだ誰もそれに賭けていません。
