Dua fisikawan berpikir bahwa kita harus memeriksa untuk melihat apakah ada lubang hitam berukuran grapefruit kuno yang bersembunyi di tata surya kita. Dan benda kecil dan berat itu mungkin sebenarnya menggantikan planet teoretis yang menurut beberapa peneliti mungkin menarik benda lain di tata surya kita, yang disebut Planet 9.
Apakah itu berarti benar-benar ada lubang hitam yang bersembunyi di sudut ruang kita? Tidak, kata para peneliti.
Tetapi mereka telah mengumpulkan argumen untuk keberadaannya yang mereka anggap cukup menarik untuk dilihat.
Begini caranya:
Jauh di luar jangkauan tata surya, masa lalu di mana Neptunus, planet kita yang paling jauh yang dikenal, mengorbit, ada beberapa benda kecil yang berperilaku aneh. "Benda-benda trans-Nuptunian" (TNO) ini berkelompok bersama-sama dalam cara yang tidak biasa, dan mereka cenderung berputar di sekitar sumbu yang mengarah ke satu petak luas langit, jauh dari planet-planet yang lebih besar yang dikenal. Juga, secara kritis, TNO mengorbit pada bidang yang berbeda dari delapan planet yang diketahui. Itu menunjukkan bahwa ada sesuatu yang menarik mereka dengan gravitasinya.
Beberapa astronom telah melihat pola aneh itu, menjalankan beberapa perhitungan, dan menyimpulkan bahwa pasti ada planet lain di luar sana, planet yang 10 hingga 20 kali massa Bumi dan mengikuti orbit miring yang membawanya ratusan kali jarak Bumi dari Bumi. matahari. Ini adalah teori yang aneh, biasanya disebut "Planet 9," tetapi teori yang dianggap serius oleh para astronom. Perburuan Planet 9 telah berlangsung selama bertahun-tahun, dengan para astronom menggunakan cahaya visual dan teleskop inframerah untuk memindai bagian terluar tata surya.
"Hal yang kami sadari adalah bahwa gravitasi adalah hal yang penting," kata Jakub Scholtz, seorang ahli fisika di Durham University di Inggris dan salah satu dari dua astronom di balik gagasan itu. "Tidak perlu menjadi planet. Penjelasan yang paling biasa, atau mungkin paling waras adalah bahwa itu adalah planet. Tetapi sebagai fisikawan teoretis, kita tahu bahwa kosmologi awal-semesta dapat dengan mudah memperkenalkan sederetan teori baru yang sangat menarik." tubuh - salah satunya ... adalah lubang hitam purba. "
Lubang hitam primordial berbeda
Biasanya, ketika kita berbicara tentang lubang hitam, yang kita maksudkan adalah benda-benda besar yang terbentuk ketika bintang-bintang raksasa runtuh ke dalam diri mereka sendiri, menjebak massa mereka dalam singularitas padat yang tak terhingga, dikelilingi oleh "horizon peristiwa" raksasa yang darinya tidak ada cahaya yang dapat melarikan diri. Tetapi beberapa ahli kosmologi percaya bahwa pada saat-saat pertama jagat raya ini, ketika semuanya panas dan padat dan bergegas menjauh dari Big Bang, dan belum ada bintang yang terbentuk, lubang hitam sudah muncul.
Hantu-hantu primordial ciptaan alam semesta ini akan terbentuk ketika bongkahan-bongkahan materi awal itu dihancurkan begitu erat sehingga mereka terkondensasi menjadi singularitas.
"Bagian alam semesta itu begitu padat, itu hanya menjadi lubang hitam," kata Scholtz kepada Live Science.
Lubang hitam ini akan lebih kecil dari lubang hitam bintang yang terbentuk dari runtuhnya bintang-bintang besar, kata James Unwin, seorang ahli fisika di University of Chicago dan rekan penulis makalah ini. Dan menurut beberapa model, mereka hanya beberapa kali lebih berat daripada Bumi.
Lubang hitam dari massa itu tidak akan terlihat seperti apa pun, kata Unwin. Cakrawala acaranya akan kecil - seukuran jeruk bali jika lima kali massa Bumi, dan ukuran bola bowling 10 kali massa Bumi. Tetapi gravitasi adalah gravitasi. Jika PBH menemukan jalannya ke tata surya kita, lubang hitam itu akan mengorbit matahari seperti planet, dan itu akan menarik planet-planet kerdil dan asteroid seperti Planet 9 teoritis. Tidak akan ada cara untuk mengetahui efek gravitasi planet dari lubang hitam purba dari massa yang sama.
Model yang sama yang menghasilkan black hole primordial, Unwin mengatakan, juga menawarkan penjelasan terbaik untuk bagaimana mekanisme Higgs (diperkirakan mengilhami massa pada semua partikel) dan fisika dasar lainnya muncul ke alam semesta. Jadi ada alasan kuat untuk berpikir bahwa benda-benda ini ada, apakah ada atau tidak sejak berakhir di tata surya kita atau sistem bintang lainnya. Tapi tidak ada yang pernah benar-benar menemukannya.
Lubang hitam membengkokkan cahaya
Namun, ada beberapa bukti terbaru yang menunjukkan bahwa mereka mungkin benar-benar ada, kata Unwin.
"Saya pikir ini cukup tidak diketahui-tentang di masyarakat," kata Unwin, "dan kami benar-benar berusaha membawanya ke perhatian luas."
Ada percobaan yang disebut Eksperimen Lensa Gravitasi Optik (OGLE) di Polandia. Ia memindai langit sebagai bukti gravitasi "microlensing," tempat-tempat di ruang di mana sebuah planet atau gravitasi benda lain telah membengkokkan lintasan sinar cahaya, menyebabkannya mengenai Bumi. Dalam kasus bintang yang dipelajari oleh OGLE, pembengkokan cahaya ini hanya tampak seperti bintang yang sebentar menjadi cerah.
Tetapi OGLE telah melaporkan sesuatu yang aneh, kata mereka. Enam kali, ia telah melihat peristiwa microlensing yang sangat singkat, kurang dari 0,3 hari, menunjukkan objek yang bergerak sangat cepat antara 0,5 massa Bumi dan 20 massa Bumi yang melewati bintang-bintang masa lalu. Ini bukan bagaimana planet terlihat ke OGLE, kata Unwin, dan ada alasan bagus untuk curiga bahwa enam objek mungkin lubang hitam purba. (Kemungkinan lain adalah "planet mengambang bebas" yang bergerak sangat cepat, bergerak di sekitar sistem bintang di luar, tetapi model planet saat ini tidak akan memprediksi bahwa banyak planet seperti itu melakukan zooming di sekitar alam semesta.)
Jika keenam benda itu kecil, lubang hitam kuno, kata Scholtz, maka itu berarti lubang hitam itu tidak begitu langka di alam semesta. Anda tidak akan mengharapkan mereka muncul di setiap sistem bintang, katanya. Dan sebagian besar akan mengambang bebas di ruang angkasa. Tapi itu tidak akan sangat mengejutkan jika sistem kami beruntung dan mengambil satu, katanya.
Teori Planet 9-black hole kemudian menjelaskan dua misteri: anomali objek trans-Neptunus dan anomali OGLE.
"Dua hal ini menunjuk pada kisaran massa yang sama," kata Unwin. "Ini adalah hal yang membuat kami sangat bersemangat."
"Itulah kuncinya," tambah Scholtz. "Planet yang hilang ada di suatu tempat antara mungkin lima dan 20 massa Bumi, dan bukti OGLE menunjuk pada suatu tempat antara 0,5 dan 20 massa Bumi. Jadi ini adalah suatu kebetulan."
Jika anomali TNO benar-benar berubah menjadi lubang hitam, kata Unwin, itu masalah besar. Ini akan membuktikan keberadaan lubang hitam purba, dan memakukan rentang massa bagi mereka yang akan menjelaskan kapan tepatnya dalam sejarah alam semesta yang mereka bentuk - yang kemudian akan menjelaskan bagaimana banyak potongan fisika lainnya muncul.
Apakah itu berarti salah satu peneliti yakin bahwa ada lubang hitam di tata surya kita, atau bahkan berpikir mungkin ada satu di luar sana? Tidak, kata mereka berdua. Mungkin saja anomali TNO tidak benar-benar menunjuk ke satu benda berat, atau bahwa anomali OGLE adalah kebetulan, atau hasil dari peralatan yang rusak.
Apakah Planet 9 ada?
Beberapa astronom meragukan ada sesuatu di luar sana sama sekali.
"Saya tidak cukup tahu tentang PBH untuk mengetahui berapa banyak stok yang bisa dimasukkan ke dalam kemungkinan memiliki satu di tata surya yang jauh," kata Nathan Kaib, seorang astronom di University of Oklahoma yang tidak terlibat dalam pekerjaan Unwin dan Scholtz. . "Namun, aku akan mengatakan bahwa aku agak skeptis terhadap perlunya Planet 9."
Anomali orbital TNO (objek trans-Neptunus) tampaknya nyata, katanya, tetapi gagasan tentang planet yang bersembunyi di luar TNO tidak menjelaskannya dengan baik. Dan, ketika ia menulis dalam makalah yang diterbitkan 2 Juli di The Astronomical Journal, Anda akan berharap Planet 9 untuk menciptakan anomali lain yang belum muncul dalam data.
"Ini membuat saya agak skeptis terhadap keberadaan planet ini, dan jika PBH seharusnya menghasilkan efek yang sama seperti planet ini, saya kira saya akan sama-sama skeptis tentang itu, tetapi ini cukup independen dari gagasan tentang PBH sendiri, "kata Kaib.
Tetapi beberapa astronom masih berpikir ada planet di luar sana. Dan bukti itu cukup kuat, dan perburuan sebuah planet telah berlangsung cukup lama, kata Unwin, bahwa paling tidak pantas untuk mengeksplorasi apakah beberapa objek mirip planet yang bukan planet yang menyebabkan efeknya.
Salah satu cara untuk memeriksa, mereka menyarankan dalam makalah yang belum ditinjau oleh rekan-rekan yang diposting online di server pracetak arXiv, adalah dengan mencari tanda-tanda "penghancuran materi gelap." Teori PBH menunjukkan bahwa mereka akan dikelilingi oleh lingkaran gelap materi gelap yang dapat bertahan sebagian bahkan setelah miliaran tahun berkeliaran di alam semesta. Dan beberapa teori materi gelap menunjukkan bahwa kadang-kadang partikelnya "memusnahkan" dan berubah menjadi foton sinar gamma. Kita berpotensi mendeteksi foton-foton itu di Bumi.
(Deteksi semacam itu akan secara meyakinkan memecahkan misteri fisika raksasa ketiga, bagi mereka yang melacak: apakah materi gelap dapat berubah menjadi partikel yang kita kenali dari alam semesta bercahaya.)
Teleskop kami mungkin sudah mengambil foton sinar gamma itu, catat para peneliti. Jadi, langkah mereka selanjutnya adalah melihat melalui data dari Fermi Gamma-ray Space Telescope, yang memindai bidang langit yang luas untuk mencari partikel-partikel, untuk melihat apakah mereka dapat menemukan petunjuk satu pun.
Jika perburuan sinar gamma benar-benar menghasilkan lubang hitam kecil, kata Scholtz, kemungkinannya tidak terbatas. Kami bahkan bisa mengirim misi ke sana, katanya.
"Ini berpotensi peluang untuk bermain dengan lubang hitam nyata," katanya. "Seberapa menarik itu?"
Meski begitu, belum ada yang bertaruh untuk itu.
