Ar Saulės sistemos pakraštyje yra juodoji bedugnė?

Masyvaus gravitacijos šaltino užuominos už Plutono orbitos įžiebė galimos „Devintosios planetos“ paieškas. Kai kurie astronomai mano, kad tai galėtų būti po didžiojo sprogimo likus juodoji bedugnė, siūlanti retai pasitaikančią galimybę pažvelgti į ankstyvąją visatą.

Už didžiųjų Saulės sistemų pakraščio planetų orbitų plyti didžiuliai tyrai. Daugumos astronomų manymu, joje yra mažų, panašių į Plutoną, ledo pasaulių populiacija, ir kelios tyrėjų grupės ėmėsi šių nykštukinių planetų stebėjimų. Ilgainiui kilo įtarimų, kad ten tūno kažkas didesnio: planeta, kelis kartus masyvesnė už Žemę.

Devintosios planetos vietoje esanti pirminė juodoji bedugnė būtų maždaug greipfruto skersmens ©Wikimedia Commons

Jie tiki, kad šis hipotetinis a href="https://www.newscientist.com/article/2074961-how-planet-nine-may-have-been-exiled-to-solar-systems-edge/">Devintosios planetos pasaulis išsiduoda, savo gravitacija surikiuodamas tų mažųjų ledinių kūnų orbitas. Tik bėda, kad niekas neįsivaizduoja, kaip tokio dydžio planeta galėjo susiformuoti taip toli nuo Saulės. „Težinome, kad ten yra tam tikros masės objektas,“ sako fizikos teoretikas iš Durhamo universiteto, JK, Jakubas Scholtzas. „Turimi stebėjimai neparodo, koks tai objektas.“

Bet jei tai ne planeta, tai kas? Scholtzas įtaria, kad tai galėtų būti kai kas gerokai egzotiškesnio: didžiojo sprogimo metu susiformavusi pirminė juodoji bedugnė (JB).

Jeigu jis teisus, tai būtų pribloškiamas atradimas. Pirminės juodosios bedugnės atvertų naują langą į visatos pradžią. Jos netgi galėtų sudaryti paslaptingąją, galaktikoms išsibarstyti neleidžiančią tamsiąją materiją. Tad, nieko keisto, kodėl kosmologai taip įdėmiai dairosi po visatos toliu, jų ieškodami. Bet niekas nedrįso nė svajoti tokį dalyką aptikti savo galiniame kieme.

Tad, kyla klausimas, kaip galėtume nustatyti paslaptingojo Saulės sistemos pakraščių gravitacijos šaltinio tikrąją prigimtį?

Juodosios bedugnės yra taip stipriai gravitacijos iškreipti erdvėlaikio regionai, kad net šviesa iš jų ištrūkti negali. Jos buvo prognozuotos, remiantis Alberto Einšteino 1915 metais paskelbtoje bendrojoje reliatyvumo teorijoje. Lygiai po šimto metų jos pirmą kartą buvo aptiktos tiesiogiai, kuomet Lazerinės interferometrijos gravitacinių bangų observatorija (LIGO) užfiksavo dviejų susiliejančių juodųjų bedugnių sukeltus erdvėlaikio raibulius – gravitacines bangas.

Nuo tada LIGO užfiksavo dar pusšimtį tokių įvykių, dauguma kurių nebuvo tokie, kaip tikėtasi. Juodosios bedugnės kilo iš teorijos, ir pagal poveikį gretimai materijai, būna dviejų kategorijų. Didžiausios – supermasyvios juodosios bedugnės esančios praktiškai visų galaktikų, neišskiriant ir mūsiškės, centruose. Jos auga dėl susiliejimų su kitomis JB, ir taip tampa milijonus ar ne milijardus kartų už Saulę masyvesniais gigantais.

Dar yra žvaigždinės masės JB. Jos susidaro, masyvioms žvaigždėms savo gyvenimo ciklo pabaigoje sprogstant kaip supernovoms, ir arčiausiai Žemės tokia yra už maždaug 1 000 šviesmečių. Jų masė įprastai būna 5–15 Saulės masių (M☉), ir dauguma astronomų manė, kad tokias JB dažniausiai LIGO ir fiksuos. Bet 2015 metų atradimas rodė, kad vienos iš susiliejusių JB masė maždaug 35 M☉, o kitos – 30 M☉.

Vėlesni aptikimai teikė vis daugiau, atrodytų, nepaaiškinamos masės JB. GW190814 signale viena JB buvo per masyvi, maždaug 23  M☉, o kita – pernelyg lengva, vos ~2,6 M☉. Tuomet buvo GW190521, kilusi, susidūrus 85 M☉ ir 66 M☉ juodosioms bedugnėms. „Tuos stebėjimus labai sunku paaiškinti, remiantis astrofizikiniais scenarijaus, o štai pirminėmis juodosiomis bedugnėmis – gan paprasta,“ sako kosmologas Sébastien Clesse iš Brussels universiteto Belgijoje.

MAŽOS IR DIDELĖS

Taip yra, nes pirminės juodosios bedugnės turėtų būti įvairiausių masių, netgi iki planetų ir asteroidų masių lygio. Teoriškai jos susiformavo visatos pradžioje, kuomet materija ir energija buvo susipaudusios taip ankštai, kad dėl bet kokių trikdžių konkrečiame erdvės regione tankis galėjo viršyti kritinį ir jis kolapsuotų į JB. Kiekvienos dydis priklausytų nuo susidarymo sąlygų. Tad, turėtų būti įvairiausių dydžių pirminių JB.

Tačiau kadangi LIGO aptiktų JB masės dramatiškai didesnės, pastangos Devintąją planetą priskirti pirminėms JB atrodytų pritemptos. Dabar paslaptingajam gravitacijos šaltiniui už Plutono orbitos priskiriama 5–15 Žemės masių (M