يعتقد اثنان من علماء الفيزياء أنه يجب علينا التحقق لمعرفة ما إذا كان هناك ثقب أسود قديم بحجم الجريب فروت يختبئ في نظامنا الشمسي. وقد يحل هذا الجسم الصغير والثقيل مكان الكوكب النظري الذي يعتقد بعض الباحثين أنه ربما يجتذب أجسامًا أخرى في نظامنا الشمسي ، تسمى الكوكب 9.
هل هذا يعني وجود ثقب أسود يختبئ في ركن الفضاء؟ لا ، قال الباحثون.
لكنهم جمعوا حجة حول وجودها يعتقدون أنها مقنعة بما يكفي لتكون جديرة بالنظر فيها.
إليك كيف تسير الأمور:
بعيدًا في الروافد الخارجية للنظام الشمسي ، في الماضي حيث يوجد نبتون ، أكثر كوكبنا المعروف ، والمدارات ، هناك حفنة من الأشياء الصغيرة التي تتصرف بغرابة. تتجمع هذه "الأجسام العابرة للنابتونية" (TNOs) معًا بطرق غير معتادة ، وتميل إلى الدوران حول محاور تشير إلى رقعة واسعة من السماء ، بعيدًا عن الكواكب المعروفة الأكبر. أيضا ، بشكل حاسم ، مدار TNOs في مستوى مختلف عن الكواكب الثمانية المعروفة. هذا يشير إلى أن شيء آخر يجذبهم بخطورته.
لقد نظر بعض الفلكيين في هذا النمط الغريب ، وأجروا بعض الحسابات ، وخلصوا إلى أنه يجب أن يكون هناك كوكب آخر هناك ، كوكب يبلغ كتلة الأرض 10 إلى 20 مرة ويتبع مدارًا متعرجًا يحمله مئات المرات من مسافة الأرض من شمس. إنها نظرية غريبة ، تسمى عادة "الكوكب 9" ، لكنها نظرية يأخذها الفلكيون على محمل الجد. استمر البحث عن الكوكب 9 لسنوات ، حيث يستخدم الفلكيون الضوء البصري والتلسكوبات بالأشعة تحت الحمراء لمسح الأجزاء الخارجية من النظام الشمسي.
قال جاكوب شولتز ، الفيزيائي بجامعة دورهام في إنجلترا وأحد علماء الفلك الكامن وراء الفكرة: "الشيء الذي أدركناه هو أن الجاذبية هي الشيء المهم". "لا يلزم أن يكون كوكبًا. إن أكثر التفسيرات الدنيوية ، أو ربما التفسير الأكثر عقلانية هو أنه كوكب. ولكن بصفتنا فيزيائيين نظريين ، فإننا نعلم أن علم الكون المبكر يمكن أن يقدم مجموعة من النظريات الجديدة المثيرة للاهتمام الأجسام - إحداها هي الثقوب السوداء البدائية ".
تختلف الثقوب السوداء البدائية
عادة ، عندما نتحدث عن الثقوب السوداء ، فإننا نعني أجسامًا ضخمة تتشكل عندما تنهار النجوم العملاقة في نفسها ، محاصرة كتلها في فراغات كثيفة بلا حدود ، محاطة بـ "آفاق الحدث" العملاقة التي لا يمكن للضوء أن يهرب منها. لكن بعض علماء الكونيات يعتقدون أنه في اللحظات الأولى من الكون ، عندما كان كل شيء ساخنًا وكثيفًا ومندفعًا بعيدًا عن الانفجار العظيم ، ولم تكن هناك نجوم حتى الآن ، ظهرت بالفعل ثقوب سوداء.
كانت هذه الأشباح البدائية من خلق الكون قد تكونت عندما تم سحق قطع من هذه المادة المبكرة معًا بإحكام بحيث تكثف إلى فراغات.
وقال شولتز لـ Live Science: "هذا الجزء من الكون كثيف للغاية ، يصبح مجرد ثقب أسود".
قال جيمس أونوين ، الفيزيائي في جامعة شيكاغو والمؤلف المشارك في كتابة هذه الورقة ، إن هذه الثقوب السوداء ستكون أصغر من الثقوب السوداء النجمية التي تشكلت من انهيار النجوم الضخمة. ووفقًا لبعض النماذج ، سيكونون أثقل بضع مرات من الأرض.
وقال أونوين إن الثقب الأسود لهذه الكتلة لن يشبه أي شيء. سيكون أفق الحدث صغيرًا - يبلغ حجمه حجم الجريب فروت إذا كان حجمه خمسة أضعاف كتلة الأرض ، وحجم كرة البولينج عند كتلة الأرض 10 أضعاف. لكن الجاذبية هي الجاذبية. إذا وجدت PBH طريقها إلى نظامنا الشمسي ، فإن ذلك الثقب الأسود يدور حول الشمس مثل الكوكب ، وسوف يجذب الكواكب القزمية والكويكبات تمامًا مثلما يفعل الكوكب النظري 9. لن تكون هناك أي طريقة لمعرفة آثار جاذبية الكوكب من ثقب الثقب الأسود البدائي من نفس الكتلة.
وقال أونوين إن النماذج نفسها التي تنتج ثقوبًا سوداء أساسية ، تقدم أيضًا أفضل تفسير لكيفية ظهور آلية هيغز (التي يُعتقد أنها تضخ كتلة على جميع الجسيمات) والفيزياء الأساسية الأخرى في الكون. لذا هناك سبب وجيه للاعتقاد بأن هذه الأشياء موجودة ، سواء انتهى بها أي شيء في نظامنا الشمسي أو أي نظام نجمي آخر. ولكن لم يعثر أحد على أحد على الإطلاق.
الثقوب السوداء الانحناء الخفيفة
ومع ذلك ، هناك بعض الأدلة الحديثة التي تشير إلى أنها قد تكون موجودة بالفعل ، على حد قول أونوين.
قال أونوين: "أعتقد أن هذا الأمر غير معروف إلى حد ما في المجتمع ، ونحن نحاول حقاً أن نلفت انتباه الجميع إليه".
هناك تجربة تسمى تجربة عدسة الجاذبية البصرية (OGLE) في بولندا. وهي تقوم بمسح السماء بحثًا عن أدلة على "الجاذبية الميكروية" ، وهي أماكن في الفضاء حيث ثقل كوكب أو جاذبية جسم آخر مسار شعاع الضوء ، مما تسبب في اصطدامه بالأرض. في حالات النجوم التي درسها OGLE ، يبدو هذا الانحناء الضوئي مثل النجم اللامع لحظة.
لكنهم قالوا إن OGLE أبلغوا عن شيء غريب. ست مرات ، رصدت أحداثًا قصيرة جدًا للتناهي الجزئي ، أقل من 0.3 يومًا ، توحي بأجسام سريعة الحركة بين 0.5 كتلة أرضية و 20 كتلة أرضية تضرب النجوم السابقة. قال أونوين إن هذه ليست الطريقة التي تنظر بها الكواكب إلى OGLE ، وهناك سبب وجيه للشك في أن الأشياء الستة قد تكون ثقوبًا سوداء أساسية. (هناك احتمال آخر وهو "الكواكب العائمة الحرة" تتحرك بسرعة كبيرة خارج أنظمة النجوم ، لكن النماذج الكوكبية الحالية لن تتوقع أن العديد من هذه الكواكب تتضخم حول الكون.)
قال شولتز: إذا كانت تلك الأشياء الستة عبارة عن ثقوب سوداء صغيرة قديمة ، فهذا يعني أن مثل هذه الثقوب السوداء ليست نادرة جدًا في الكون. وقال: لا تتوقع منهم أن يظهروا في كل نظام نجمي. ومعظمها تطفو بحرية في الفضاء. لكنه لن يكون صادمًا بشكل رهيب إذا كان نظامنا محظوظًا واختار واحدًا ، كما قال.
ثم تشرح نظرية الثقب الأسود الكوكب 9 لغزين: شذوذ الجسم عبر نبتون وشذوذ OGLE.
قال أونوين "هذان الشيئان يشيران إلى نفس النطاق الكتلي". "هذا هو الشيء الذي جعلنا متحمسين للغاية."
وأضاف شولتز "هذا هو الأمر الأساسي". "الكوكب المفقود في مكان ما بين ربما 5 و 20 كتلة أرضية ، وتشير أدلة OGLE في مكان ما بين 0.5 و 20 كتلة أرضية. لذا فإن هذه مصادفة تمامًا."
قال Unwin إذا كان شذوذ TNO في الواقع تحول إلى ثقب أسود ، فهذه صفقة كبيرة. سوف يثبت وجود ثقوب سوداء بدائية ، ويضع نطاقا جماهيريا لهم يفسر متى بالضبط في تاريخ الكون الذي شكلوه - وهو ما يفسر بعد ذلك كيف ظهرت العديد من الأجزاء الفيزيائية الأخرى.
هل يعني هذا أن الباحث إما مقتنع بأن هناك فجوة سوداء في نظامنا الشمسي ، أو حتى يعتقد أن هناك على الأرجح واحدة هناك؟ لا ، قال كلاهما. من المحتمل أن شذوذ TNO لا يشير حقًا إلى شيء ثقيل واحد ، أو أن شذوذ OGLE هو صدفة ، أو نتيجة معدات خاطئة.
هل يوجد الكوكب 9 حتى؟
يشك بعض علماء الفلك في وجود أي شيء على الإطلاق.
قال ناثان كايب ، عالِم الفلك بجامعة أوكلاهوما ، الذي لم يكن مشاركًا في عمل أونوين وشولتز: "لا أعرف ما يكفي عن مركبات PBHs لمعرفة كمية المخزون التي يمكن وضعها في معقولية وجود واحد في النظام الشمسي البعيد". . "ومع ذلك ، سأقول أنني متشكك إلى حد ما في ضرورة الكوكب 9."
وقال إن الشذوذ المداري TNO (الجسم عبر نبتون) يبدو حقيقيًا ، لكن فكرة اختباء الكوكب هناك خارج TNOs لا تفسر ذلك جيدًا. وكما كتب في بحث نُشر في 2 يوليو في مجلة Astronomical Journal ، تتوقع من الكوكب 9 أن يخلق حالات شاذة أخرى لم تظهر في البيانات.
"هذا يتركني متشككًا إلى حد ما في وجود الكوكب ، وإذا كان من المفترض أن ينتج PBH نفس التأثيرات ... مثل الكوكب ، أعتقد أنني سأكون متشككًا في ذلك أيضًا ، ولكن هذا مستقل تمامًا عن فكرة قال كايب ".
لكن بعض الفلكيين ما زالوا يعتقدون أن هناك كوكبًا هناك. وقال أونوين إن هذا الدليل قوي بما فيه الكفاية ، وقد استمرت عملية البحث عن كوكب طويل بما فيه الكفاية ، أنه على الأقل يستحق استكشاف ما إذا كان جسم شبيه بالكوكب ليس كوكبًا هو الذي يسبب التأثير.
إحدى الطرق للتحقق ، اقترحوا في ورقة لم تتم مراجعتها بعد من قبل الأقران نشرت عبر الإنترنت في خادم arXiv ما قبل الطباعة ، هو البحث عن علامات "إبادة المادة المظلمة". تشير نظريات PBHs إلى أنها ستحيط بها هالات كثيفة من المادة المظلمة التي يمكن أن تبقى سليمة جزئيًا حتى بعد مليارات السنين من التجول في الكون. وتشير بعض نظريات المادة المظلمة إلى أن جسيماتها "تبتل" أحيانًا وتتحول إلى فوتونات بأشعة جاما. من المحتمل أن نكتشف تلك الفوتونات على الأرض.
(مثل هذا الكشف من شأنه أن يحل بشكل نهائي لغزًا فيزيائيًا عملاقًا ثالثًا ، لأولئك الذين يتابعون: ما إذا كانت المادة المظلمة يمكن أن تتحول إلى جسيمات نتعرف عليها من الكون المضيء.)
وكتب الباحثون أن تلسكوباتنا ربما تكون قد التقطت بالفعل فوتونات أشعة غاما. لذا ، فإن خطوتهم التالية هي النظر في البيانات من تلسكوب Fermi أشعة غاما الفضائية ، الذي يقوم بمسح بقع واسعة من السماء بحثًا عن الجسيمات ، لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم العثور على أي تلميحات عن واحد.
وقال شولتز إن فرصة البحث عن أشعة جاما تتحول إلى ثقب أسود صغير ، إن الاحتمالات لا حصر لها. وقال إنه يمكننا حتى إرسال مهمة إلى هناك.
وقال "من المحتمل أن تكون هذه فرصة للعب مع ثقب أسود حقيقي". "ما مدى إثارة ذلك؟"
لا يزال ، لا أحد يراهن على ذلك حتى الان.
