Они могут быть не черными и не дырявыми.
Некоторые астрономы считают, что вокруг Солнца вращается массивная планета, намного превосходящая орбиту Нептуна, но после многих лет поисков ученые не нашли этот теоретический мир, который они окрестили "Девятой планетой".
Это подтолкнуло теоретиков к рассмотрению радикальной гипотезы: Возможно, Планета Девять - это не планета, а небольшая черная дыра, которую можно обнаружить по теоретическому излучению, испускаемому с ее края, так называемому излучению Хокинга.
На протяжении веков астрономы использовали вариации планетарных орбит для предсказания существования новых планет. Когда орбита планеты не вполне соответствует предсказаниям, основанным на всем остальном, что мы знаем о Солнечной системе, нам необходимо обновить нашу физику (скажем, получить лучшую теорию гравитации) или добавить больше планет. Например, неспособность ученых точно описать орбиту Меркурия в конечном итоге привела к теории относительности Эйнштейна. А на противоположном конце Солнечной системы странное поведение орбиты Урана привело к открытию Нептуна.
В 2016 году астрономы изучили коллекцию чрезвычайно удаленных объектов Солнечной системы. Эти крошечные ледяные тела, называемые транснептуновыми объектами (ТНО), остались после формирования Солнечной системы и находятся на одинокой, темной орбите за пределами Нептуна (отсюда и название).
Некоторые из этих ТНО имеют странно сгруппированные орбиты, которые выравниваются друг с другом. Вероятность того, что такое скопление произойдет по чистой случайности, составляет менее 1%, что заставило некоторых астрономов заподозрить, что там может быть массивная планета - что-то больше Нептуна, что вращается по орбите более чем в 10 раз дальше от Солнца, чем Нептун. Они окрестили этот гипотетический мир Девятой планетой. Гравитация от такого объекта могла бы притянуть эти ТНО на кластерные орбиты, говорится в идее.
Однако доказательства существования Девятой планеты не окончательны. Наблюдения за ТНО могут быть необъективными, поэтому астрономы, возможно, не следили за справедливой выборкой, а значит, странное скопление может быть артефактом нашей стратегии наблюдения, а не реальным эффектом. Например, в феврале исследователи сообщили, что доказательства существования Девятой планеты - в частности, скопление ТНО - может быть результатом того, куда астрономы направляют свои телескопы, сообщает Live Science. Другими словами, эти ТНО кажутся кластеризованными только благодаря нашим "необъективным" наблюдениям.
Кроме того, есть очевидная реальность: после почти пяти лет поисков никто так и не нашел Планету Девять.
Темная мотивация
Если Планета Девять действительно существует, то она может находиться на таком участке орбиты, который уводит ее так далеко от Солнца, что мы не можем наблюдать ее с помощью современных технологий. Но даже наши самые глубокие, самые чувствительные сканирования ничего не обнаружили.
Теперь астрономы предложили альтернативную гипотезу: Возможно, Планета Девять вовсе не планета, а небольшая черная дыра.
Маленькие черные дыры (а "маленькие" здесь означает размером с планету) очень интересны для астрономов. Все известные нам черные дыры во Вселенной возникают в результате гибели массивных звезд. А поскольку только самые массивные звезды (не меньше, чем, скажем, 10 солнечных масс) достаточно велики для образования черной дыры, они могут оставить после себя только черные дыры с минимальной массой, примерно в 5 раз превышающей массу Солнца.
Но черные дыры меньшего размера могли образоваться в экстремальных условиях ранней Вселенной. Эти первобытные черные дыры могли бы заполонить космос. Но космологические наблюдения исключили большинство моделей образования первозданных черных дыр, за небольшими исключениями - например, черные дыры размером с планету.
Итак, если ученые смогут подтвердить, что маленькая черная дыра вращается вокруг Солнца, это может дать интригующий взгляд на одну из величайших загадок современной космологии.
Опасное путешествие
В 1970-х годах известный физик Стивен Хокинг предположил, что черные дыры не совсем на 100% черные. По его предположению, из-за сложного взаимодействия гравитации и квантовых сил на горизонте событий, или границе черной дыры, черные дыры действительно могут слабо испускать излучение, медленно уменьшаясь в процессе.
И когда я говорю "слабо", я действительно имею в виду это: Черная дыра массой с Солнце испускала бы один фотон - да, одну электромагнитную частицу - каждый год. Это безнадежно необнаружимо.
Но маленькая, близлежащая черная дыра (как, скажем, Планета Девять) может быть более доступной. Предыдущие исследования уже показали, что ее излучение Хокинга будет слишком слабым, чтобы увидеть его с Земли, но новое исследование, опубликованное в январе в базе данных препринтов arXiv, изучает, будет ли у пролетной миссии больше шансов обнаружить излучение Хокинга от такой черной дыры.
Увы, даже используя флот легких и быстрых космических аппаратов для прочесывания внешней системы, мы вряд ли сможем обнаружить планету Девять благодаря ее излучению Хокинга. Излучение просто слишком слабое, а поскольку мы не знаем местоположение черной дыры, мы не можем гарантировать, что сможем подойти достаточно близко во время случайного пролета.
Но не все надежды потеряны. Если ученые смогут более точно определить местоположение гипотетической Девятой планеты с помощью других наблюдений, и она окажется черной дырой, тогда целевая миссия сможет пролететь близко к ее горизонту событий и, возможно, выйти на орбиту.
Там у нас будет прямой наблюдательный доступ к одной из самых экстремальных гравитационных сред во Вселенной. Неудивительно, что астрономы взволнованы перспективой появления черной дыры на нашем солнечном дворе. Полет туда будет невероятно дорогим и длительным. Но у нас есть опыт подобных дальних миссий в виде New Horizons, зонда НАСА, который в настоящее время проходит через пояс Койпера. В наших технологических возможностях разработать и отправить в полет более долгосрочную версию New Horizons для посещения близлежащей черной дыры.
И это того стоило бы.
Черные дыры - это, пожалуй, самые загадочные объекты в космосе, и мы не до конца их понимаем. В частности, само излучение Хокинга могло бы научить нас взаимосвязи между гравитацией и квантовой механикой в малых масштабах. Если Планета 9 является черной дырой (а это очень большое "если"), то в течение нескольких лет мы сможем запустить миссию для ее детального наблюдения и, надеюсь, ответить на некоторые давно мучающие нас вопросы физики.
У нас было бы окно в совершенно новую физику, и оно просто стояло бы там, ожидая, пока мы заглянем в него.
Пол М. Саттер - астрофизик из SUNY Stony Brook и Flatiron Institute, ведущий программ Ask a Spaceman и Space Radio, автор книги Your Place in the Universe.