Ist Planet 9 tatsächlich ein ursprüngliches Schwarzes Loch?

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Künstlerische Darstellung von Planet 9Nagualdesign; Tom Ruen / Wikimedia-Commons

Astronomen sind etwas Großem auf der Spur. Ihr Ziel hat die 5- bis 15-fache Masse der Erde und umkreist die Sonne jenseits von Neptun. Dies ist Planet 9, der letzte unentdeckte umlaufende Körper im Sonnensystem. Und seine Entdeckung wird in nicht allzu ferner Zukunft erwartet.

Der Grund für die Aufregung sind die wachsenden Beweise dafür, dass Planet 9 da draußen sein muss. Astronomen können sehen, dass andere transneptunische Körper – Asteroiden, Kometen und dergleichen – sich in Mustern zusammenzuballen scheinen, die nicht leicht zu erklären sind, es sei denn, ein großer Planet hütet sie auf irgendeine Weise.



Diese Beweise deuten auf die Masse des Planeten hin, deuten aber auch darauf hin, dass er weit entfernt sein muss – vielleicht 250-mal so weit wie die Erde von der Sonne entfernt ist, weshalb er so schwer zu erkennen ist.

Aber heute sagen Astronomen, dass es einen anderen Grund geben könnte, warum niemand Planet 9 gesehen hat: weil es möglicherweise überhaupt kein Planet ist. Stattdessen, so sagen sie, könnte unser Sonnensystem von einem urzeitlichen Schwarzen Loch umkreist werden – einem superdichten Materieklumpen von der Größe eines Tennisballs. Und wenn das der Fall ist, dann müssen wir auf ganz andere Weise danach suchen.

Zuerst etwas Hintergrund. Kosmologen haben lange angenommen, dass das frühe Universum von Quantenfluktuationen erfüllt war, die dazu führten, dass sich Materie in einigen Regionen konzentrierte und in anderen abwesend war.

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Einige dieser Regionen wären riesig gewesen und hätten die Bildung ganzer Galaxien ausgelöst. Aber die meisten wären winzig gewesen, und viele hätten genug Masse, um Licht einzufangen – mit anderen Worten, um schwarze Löcher zu bilden.

Diese sogenannten primordialen Schwarzen Löcher unterscheiden sich grundlegend von denen, die durch den Kollaps großer Sterne oder die supermassereichen Sterne entstanden sind, die im Zentrum von Galaxien toben (und die kürzlich zum ersten Mal abgebildet wurden).

Stattdessen sind ursprüngliche Schwarze Löcher winzig und zahlreich, aber schwer zu erkennen. Tatsächlich gibt es kaum Beweise für ihre Existenz.

Ein ursprüngliches Schwarzes Loch mit fünf Erdmassen (tatsächliche Größe 5 cm)

Ein ursprüngliches Schwarzes Loch mit fünf Erdmassen (tatsächliche Größe 5 cm)

Zumindest war dies bis Anfang dieses Jahres der Fall, als Astronomen über eine Reihe rätselhafter Beobachtungen berichteten, die auf die Möglichkeit hindeuteten, dass primordiale Schwarze Löcher doch häufig vorkommen könnten.

Diese Beobachtungen stammen aus einem Experiment namens Optical Gravitational Lensing Experiment oder OGLE, das nach Änderungen in der Helligkeit entfernter Sterne und Galaxien sucht, die durch Gravitationslinsen verursacht werden. Dies ist das relativ seltene Phänomen, bei dem eine große Masse das Licht eines Objekts dahinter fokussiert und wie eine Linse wirkt. Wenn diese Objekte so ausgerichtet sind, dass die Erde im Mittelpunkt steht, erhalten Astronomen kostenlos eine vergrößerte Ansicht des weiter entfernten Objekts.

Die meisten Gravitationslinsen sind riesig – ganze Galaxien zum Beispiel, die Licht von noch weiter entfernten Galaxien hinter sich bündeln. Aber OGLE hat eine Reihe von Linsen entdeckt, die viel kleiner und näher zu sein scheinen und in unserer eigenen Galaxie sitzen. Diese Objekte sind sehr kompakt und haben etwa die fünffache Masse der Erde.

Niemand weiß, was sie sind, aber eine Möglichkeit ist, dass es sich um ursprüngliche Schwarze Löcher handelt. Wenn ja, dann muss unser Universum voll davon sein.

Diese Möglichkeit hat die Aufmerksamkeit von Jakub Scholtz von der Durham University in Großbritannien und James Unwin von der University of Illinois in Chicago auf sich gezogen. Wenn die OGLE-Ereignisse auf eine Population ursprünglicher Schwarzer Löcher zurückzuführen sind, dann ist es möglich, dass die Orbitalanomalien von transneptunischen Objekten auch auf eines dieser ursprünglichen Schwarzen Löcher zurückzuführen sind, das vom Sonnensystem eingefangen wurde, sagen sie. Wenn das der Fall ist, sind wir einem ursprünglichen Schwarzen Loch viel näher, als wir uns jemals vorgestellt haben.

Scoltz und Unwin gehen dieser Idee heute nach. Sie sagen, dass Planet 9 seine gegenwärtige Position nur auf eine von drei Arten erreicht haben kann. Das erste ist, dass es sich an diesem entfernten Ort gebildet hat. Dies ist jedoch unwahrscheinlich, da seit der Entstehung des Sonnensystems nicht genügend Zeit vergangen ist, um die notwendige Akkretion in dieser Entfernung stattgefunden zu haben.

Die zweite Möglichkeit ist, dass sich der Planet näher an der Sonne gebildet hat und dann irgendwie an seinen aktuellen Standort katapultiert wurde. Auch das ist unwahrscheinlich, weil es ein katastrophales Ereignis wie das Vorüberziehen eines nahen Sterns erfordert hätte. Aber es gibt keine Beweise dafür, dass dies zu Lebzeiten des Sonnensystems passiert ist.

Die letzte Möglichkeit ist, dass Planet 9 ein frei schwebender Planet war, der vom Gravitationsfeld der Sonne eingefangen wurde. Über frei schwebende Planeten und ihre Anzahl in der Galaxie ist wenig bekannt.

Aber Scholtz und Unwin weisen darauf hin, dass, wenn diese Art des Einfangens möglich ist, auch das Einfangen eines ursprünglichen Schwarzen Lochs möglich ist. Wir argumentieren, dass es zwar eine geringe Wahrscheinlichkeit gibt, ein ursprüngliches Schwarzes Loch mit Erdmasse einzufangen, es aber nicht unwahrscheinlicher ist, als einen frei schwebenden Planeten mit ähnlicher Masse einzufangen, sagen sie.

Anschließend berechnen sie die Einfangwahrscheinlichkeit basierend auf der Anzahl nahegelegener ursprünglicher Schwarzer Löcher, die die OGLE-Beobachtungen nahelegen.

Eine Konsequenz dieser Theorie ist, dass Planet 9 mit Teleskopen für sichtbares Licht und Infrarot nicht zu erkennen sein wird. Das bedeutet, dass die aktuelle Suche der Astronomen nach dem Planeten zum Scheitern verurteilt ist.

Ein ursprüngliches Schwarzes Loch hätte eine ganz andere Signatur, sagen Scholtz und Unwin. Sie vermuten, dass es von einem Halo aus dunkler Materie umgeben wäre und dass die Vernichtung von Partikeln dunkler Materie Gammastrahlen erzeugen würde.

Dieses Signal könnte sogar stark genug sein, um vom Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop beobachtet zu werden. Scholtz und Unwin planen, irgendwann in der Zukunft nach diesem Signal in den Fermi-Daten zu suchen.

Das ist eine faszinierende Arbeit, die eine völlig neue Perspektive auf Planet 9 bietet und wie Astronomen danach suchen sollten. Es wirft auch die Aussicht auf, dass einer unserer Nachbarn exotischer ist, als sich irgendjemand vorgestellt hat. Ein urzeitliches Schwarzes Loch vor unserer Haustür? Lust darauf!

Ref: arxiv.org/abs/1909.11090 : Was ist, wenn Planet 9 ein Urschwarzes Loch ist?

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