Képzelj el egy öt földtömegű objektumot, amely teljesen elférne egy körülbelül kilenc centiméter átmérőjű gömbben. Egy ilyen szomszéd valahol messze a Neptunuszon túl keringhetne a Nap körül, és közben láthatatlan maradna a hagyományos távcsövek számára.
A feltételezett Kilencedik bolygóról van szó. A csillagászok a távoli jeges égitestek mozgásának furcsaságai miatt kutatnak utána, ám néhány tudós ijesztő alternatívát vetett fel: meglehet, hogy egy fekete lyuk rejtőzik ott.
Különös pályák a Neptunuszon túl
A csillagászok 2003-ban fedezték fel a Sednát – egy jeges égitestet, amely rendkívül elnyújtott pályán kering a Nap körül. Még a Naphoz legközelebbi pontján is mintegy 76 csillagászati egységre marad tőle. Egyetlen ilyen egység a Föld és a Nap közötti átlagos távolságnak felel meg.
Összehasonlításképpen: a Neptunusz nagyjából 30 csillagászati egységre található a Naptól. Tömegvonzása jelentősen módosíthatja a közelében elhaladó kisebb égitestek pályáját, a Sedna azonban túlságosan messze jár az ilyen szoros találkozásokhoz.
Az évek során a csillagászok más távoli, szokatlan pályájú jeges égitesteket is találtak. Konstantin Batygin és Mike Brown 2016-ban figyelt fel arra, hogy hat ilyen objektum pályája megközelítőleg azonos irányba mutat. Feltételezésük szerint e csoportosulás hátterében egy nagy tömegű bolygó gravitációs vonzása állhat.
Miért olyan nehéz megtalálni a Kilencedik bolygót?
Batygin és Brown számításai szerint a láthatatlan égitest elnyújtott pályán mozog, és gravitációjával hozzájárul a jeges szomszédok szokatlan elrendeződésének megőrzéséhez. A modell emellett magyarázatot adhat néhány olyan objektum létezésére is, amelyek pályája erősen hajlik a bolygók síkjához képest.
Az egyik későbbi modellben a feltételezett égitest tömegét mintegy 4,4 földtömegre, pályájának fél nagytengelyét pedig nagyjából 290 csillagászati egységre becsülték. Ez utóbbi szám jól érzékelteti a pálya méretét, bár az égitest pontos helyzete azon továbbra is ismeretlen.
Még ha egy közönséges jeges bolygó található is ott, észrevenni egyáltalán nem egyszerű. Ilyen távolságban a napfény rendkívül gyenge, a bolygónak pedig vissza kellene vernie azt a távcsöveink felé. Ráadásul a csillagászoknak egy halvány pontot kell keresniük az égbolt hatalmas, csillagokkal teli területén.
Létezik egy másik nehézség is: a távcsövek eltérő alapossággal figyelik meg az égbolt különböző részeit, így a felfedezett pályák sajátosságai attól is függhetnek, hogy pontosan hol folyt a keresés. A csillagászok tovább vizsgálják ezt a mintát, és új objektumokat keresnek, amelyek segíthetnek tisztázni a furcsaságokat.
Hogyan került a képbe fekete lyuk a bolygó helyett?
Jakub Scholtz és James Unwin fizikusok 2019-ben váratlan szemszögből közelítették meg a rejtélyt. Ha a jeges égitestek pályáját valóban egy nagy tömegű szomszéd módosítja, ez a szomszéd akár egy bolygótömegű ősi fekete lyuk is lehet.
Ősinek nevezik azokat a hipotetikus fekete lyukakat, amelyek az univerzum történetének legelején keletkezhettek. Akkoriban az anyag egyes régiói olyan sűrűek lehettek, hogy a saját gravitációjuk hatására összeomlottak. A nagy tömegű csillagok pusztulása után kialakuló fekete lyukakkal ellentétben az ilyen objektumok jóval kisebb tömeggel is bírhatnak.
A felvetés alapjául az OGLE projekt megfigyelései szolgáltak. A csillagászok olyan rövid felvillanásokat rögzítettek, amelyek gravitációs mikrolencsézéssel magyarázhatók: egy láthatatlan objektum halad el köztünk és egy távoli csillag között, miközben gravitációja átmenetileg felerősíti annak fényét.
Az ilyen jelenségeket magányos, szabadon vándorló bolygók is okozhatják. Scholtz és Unwin megvizsgálta annak lehetőségét, hogy az efféle objektumok között ősi fekete lyukak is előfordulhatnak, amelyek egyikét valamikor befogta a Naprendszer.
Hogyan lehet elcsípni a láthatatlan szomszédot?
Egy bolygót meg lehet próbálni észlelni a visszavert fény alapján, a fekete lyuknak azonban nincsen megvilágított felszíne. Saját Hawking-sugárzása ekkora tömeg mellett túlságosan gyenge volna a műszereink számára, ezért a lyuk és a környező anyag kölcsönhatásának nyomait kell keresni.
Amir Siraj és Abraham Loeb csillagászok azt javasolták, hogy figyeljék azokat a rövid felvillanásokat, amelyek a fekete lyuk és a jeges égitestek megközelítésekor keletkezhetnek. A gravitáció képes széttépni egy ilyen égitestet, anyaga egy része pedig a behullás során felhevül és sugározni kezd.
Az ilyen események felkutatásához olyan obszervatóriumra van szükség, amely rendszeresen fényképezi az égbolt nagy területeit, és észreveszi az elmozdulásokat, változásokat. Ezt a feladatot a chilei Vera C. Rubin Obszervatórium látja el: égboltfelmérései a halvány, távoli bolygó és a rövid felvillanások keresését egyaránt segítik.
Minden alkalmas felvillanást alaposan ellenőrizni kell majd, hiszen a jelenségnek többféle kiváltó oka is lehet.
Egyelőre nyomok, modellek és egyre korszerűbb kutatóeszközök állnak a csillagászok rendelkezésére. Ha a Naprendszer peremén valóban egy fekete lyuk rejtőzik, egy nap leleplezheti a túl közel merészkedő anyag felvillanása.
