Wenn Planet 9 ein urzeitliches Schwarzes Loch ist, können wir möglicherweise Flares sehen, wenn es Kometen verbraucht
Ein kometenfressendes Schwarzes Loch von der Größe eines Planeten? Es ist möglich. Und wenn es da draußen im fernen Sonnensystem einen gibt, glauben zwei Forscher, sie wissen, wie man ihn findet.
Wenn sie es tun, könnten wir das Thema Planet 9 endlich beilegen.
Die Forscher sind Dr. Avi Loeb, Professor für Wissenschaften in Harvard, und Amir Siraj, ein Harvard-Student. Das Papier, das ihr Denken skizziert, trägt den Titel „ Auf der Suche nach Schwarzen Löchern im äußeren Sonnensystem mit LSST. ” Es wurde von The Astrophysical Journal Letters akzeptiert.
Außerhalb der Umlaufbahn von Neptun wird ein Cluster von Kuipergürtel-Objekten (KBOs) von einem Körper mit genügend Masse gravitativ zusammengeführt. Eine der Erklärungen dafür ist die Planet Neun Hypothese. Aber diesen Planeten zu finden ist eine fast unmögliche Aufgabe, und seine Existenz bleibt hypothetisch.
Orbitaldiagramm von Planet Neun (lindgrün, mit „P9“ bezeichnet) und mehreren extremen transneptunischen Objekten. Jedes Hintergrundquadrat hat einen Durchmesser von 100 AE. Von Tomruen – Eigenes Werk, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68955415
Einige Forscher haben andere Erklärungen für die Ansammlung von Kuipergürtel-Objekten mit ihren ungewöhnlichen Umlaufbahnen vorgelegt. EIN Scheibe aus eisigem Material war eine Erklärung. Eine andere Studie schlug vor, kollektive Masse der KBOs selbst verantwortlich war.
Aber eine andere mögliche Erklärung zeichnet sich ab.
In ihrer neuen Arbeit schlagen die beiden Forscher vor, dass a Urzeitliches Schwarzes Loch könnte die Region lauern.
Wir sind es gewohnt, davon zu hören stellare schwarze löcher . Sie sind das Endergebnis eines massereichen Sterns, der das Ende seines Lebens erreicht und gravitativ kollabiert. Wir sind es auch gewohnt, von den zu hören Supermassive Schwarze Löcher (SMBH), die im Zentrum von Galaxien wie unserer leben. Diese Giganten können milliardenfach massereicher sein als die Sonne, fast unvorstellbar massiv.
Aber ursprüngliche Schwarze Löcher sind viel kleiner. Sie bildeten sich hypothetisch nach dem Urknall, aufgrund von Dichteschwankungen . Sie bildeten sich ohne einen Vorfahrenstern irgendeiner Art.
„…Planet Neun könnte ein schwarzes Loch von der Größe einer Grapefruit sein, mit einer Masse, die fünf- bis zehnmal so groß ist wie die der Erde.“
Amir Siraj, Co-Autor, Harvard Undergrad
Loeb und Siraj sind nicht die ersten, die ein urzeitliches Schwarzes Loch als Ursache für die ungewöhnlichen Umlaufbahnen von KBO vorschlagen. Aber sie denken, sie wissen, wie man einen findet, wenn es einen da draußen gibt.
Beobachten Sie einfach, bis es sich von etwas ernährt, wie einem Kometen.
„In der Nähe eines Schwarzen Lochs schmelzen kleine Körper, die sich ihm nähern, als Ergebnis der Erwärmung durch die Hintergrundakkretion von Gas aus dem interstellaren Medium auf das Schwarze Loch“, sagte Siraj in a Pressemitteilung . „Sobald sie schmelzen, unterliegen die kleinen Körper einer Gezeitenstörung durch das Schwarze Loch, gefolgt von einer Akkretion von dem durch die Gezeiten gestörten Körper auf das Schwarze Loch.“ Loeb fügte hinzu: 'Da Schwarze Löcher von Natur aus dunkel sind, ist die Strahlung, die Materie auf ihrem Weg zur Mündung des Schwarzen Lochs aussendet, unsere einzige Möglichkeit, diese dunkle Umgebung zu beleuchten.'
„Wir stellen fest, dass, wenn Planet Neun ein BH ist, seine Existenz von LSST aufgrund von kurzen Akkretionsfackeln entdeckt werden kann, die von kleinen Körpern aus der Oort-Wolke angetrieben werden, die mit einer Rate von mindestens wenigen pro Jahr entdeckt werden würden“, so die Autoren in ihre Zeitung schreiben.
Aber wie achtet man darauf, wenn man nicht weiß, wo es ist?
Das ist die Aufgabe der Vera C. Rubin-Observatorium , und sein Vermächtniserhebung von Raum und Zeit .
Das Vera C. Rubin Observatorium im Bau auf dem Cerro Pachón in Chile, September 2019. Quelle: Large Synoptic Survey Telescope Project Office.
Die LSST ist eine zehnjährige Mission zur wiederholten Kartierung des Südhimmels. Mit seiner Weitwinkellinse wird es alle drei Nächte den gesamten südlichen Himmel vermessen. Seine Beobachtungen werden eine ganze Reihe astronomischer, astrophysikalischer und kosmologischer Fragen ansprechen. Aber es wird auch gut sein, um Transienten wie Supernovae, potenziell gefährliche Objekte und sogar das Aufflackern von Schwarzen Löchern zu erkennen, wenn sie Kometen oder andere Materie verbrauchen.
„LSST hat ein weites Sichtfeld, deckt immer wieder den gesamten Himmel ab und sucht nach vorübergehenden Fackeln“, sagte Loeb. „Andere Teleskope sind gut darin, ein bekanntes Ziel anzuvisieren, aber wir wissen nicht genau, wo wir nach Planet Neun suchen sollen. Wir kennen nur das weite Gebiet, in dem es sich aufhalten kann.“ Siraj fügte hinzu: „Die Fähigkeit von LSST, den Himmel zweimal pro Woche zu vermessen, ist äußerst wertvoll. Darüber hinaus wird seine beispiellose Tiefe die Erkennung von Fackeln ermöglichen, die von relativ kleinen Impaktoren herrühren, die häufiger auftreten als große.“
Die Brennebene ist das Herzstück der VCR-Observatoriumskamera, in der das Licht von Milliarden von Galaxien fokussiert wird. Es besteht aus 189 ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD)-Sensoren, die in insgesamt 21 3-mal-3-quadratischen Anordnungen angeordnet sind, die auf Plattformen, sogenannten Rafts, montiert sind. Zur Geräuschminimierung wird das System auf ca. -100 °C gekühlt.
Die 64 cm breite Bildebene entspricht einem Sichtfeld von 3,5 Grad, wodurch die Kamera mit jeder Aufnahme mehr als die 40-fache Fläche des Vollmondes am Himmel einfangen kann. Ein LSST-Bild ist
entspricht 3000 HST-Bildern. Bildquelle: LSST-Organisation
Die Vera C. Rubin wird in der Lage sein, diese Flares automatisch zu erkennen, während anderen Zielfernrohren mitgeteilt werden muss, wo sie suchen müssen. „Diese Methode kann eingeschlossene schwarze Löcher mit Planetenmasse bis zum Rand der Oort-Wolke oder etwa hunderttausend astronomischen Einheiten erkennen oder ausschließen“, sagte Siraj.
Wissenschaftler haben sich gefragt, ob urzeitliche Schwarze Löcher Kandidaten für dunkle Materie . LSST-Beobachtungen haben das Potenzial, die Existenz von primordialen Schwarzen Löchern zu bestätigen oder auszuschließen, und dies hat Konsequenzen für das Thema Dunkle Materie/Schwarzes Loch. „Es könnte in der Lage sein, dem Anteil dunkler Materie in urzeitlichen Schwarzen Löchern neue Grenzen zu setzen.“
Die Zeichnung dieses Künstlers zeigt ein stellares Schwarzes Loch, das Materie von einem blauen Stern daneben zieht. Könnte der Cousin des stellaren Schwarzen Lochs, das ursprüngliche Schwarze Loch, für die dunkle Materie in unserem Universum verantwortlich sein? Credits: NASA/CXC/M.Weiss
Wenn es da draußen ein Schwarzes Loch gibt, ist es massiv, aber winzig. Die einzige Möglichkeit, es zu entdecken, ist durch Fackeln. „Es gab viele Spekulationen über alternative Erklärungen für die im äußeren Sonnensystem beobachteten anomalen Bahnen“, sagte Siraj. „Eine der vorgestellten Ideen war die Möglichkeit, dass Planet Neun ein schwarzes Loch von der Größe einer Grapefruit mit einer Masse von fünf bis zehn Mal der Masse der Erde sein könnte.“
Wir wissen nicht, wie oft dieses winzige Schwarze Loch aufflackern würde, aber das Schöne am LSST ist, dass es sich nicht auf den Bereich konzentrieren muss, um die Aufflackern zu sehen. Es beobachtet die ganze Südhalbkugel und wird alles mitbekommen, was vor sich geht. Mehrere Beobachtungen von Flare werden den Wissenschaftlern eine Vorstellung von der Flare-Rate geben. Noch besser, sie werden in der Lage sein, seine Umlaufbahn zu verfolgen.
„Wenn im Laufe eines Jahres mehrere Ausbrüche beobachtet werden“, schreiben die Autoren, „kann die Eigenbewegung der Quelle verwendet werden, um die Bahnparameter des BH zu identifizieren.“
Wenn sich herausstellt, dass es da draußen, in unserem eigenen Sonnensystem, ein urzeitliches Schwarzes Loch gibt, wird dies ein Schock für unser Verständnis der Dinge sein. Und es wird sofort zu einer Reihe von Fragen führen. Und hoffentlich eine Mission, um die Region zu studieren.
„Der Rand des Sonnensystems ist unser Hinterhof. Planet Neun zu finden ist, als würde man einen Cousin entdecken, der in einem Schuppen hinter Ihrem Haus lebt, von dem Sie nichts wussten“, sagte Loeb. „Das wirft sofort Fragen auf: Warum ist es da? Wie hat es seine Eigenschaften erhalten? Hat es die Geschichte des Sonnensystems geprägt? Gibt es mehr davon?'
