Ученые допустили, что в Солнечной системе находится черная дыра⁠⁠

Гипотеза о таинственном массивном объекте на окраине Солнечной системы все чаще привлекает внимание астрономов. Пока неясно, что это — планета это или первичная черная дыра. Российские ученые предложили новый способ поиска невидимого пленника нашей звезды.

В 2016 году американские астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин выдвинули гипотезу о том, что вокруг Солнца по дальней орбите вращается еще одна планета. Это объясняло бы аномалии в поясе Койпера — области за Нептуном, где сконцентрированы малые ледяные тела, включая Плутон.

Наблюдения показали, что у части обитателей пояса Койпера орбиты не случайные, а определенным образом связаны между собой — скоррелированы. Ученые предположили, что на них действует сила притяжения неизвестного тела, которое расположено в 300-500 раз дальше от Солнца, чем Земля, и в пять — максимум десять раз — ее массивнее.

Это могла бы быть суперземля — особый класс экзопланет. В таком случае она сформировалась в другой системе и была захвачена Солнцем во время сближения с материнской звездой или как свободнолетящая в Галактике "бесхозная" планета. Это небесное тело, пока не открытое, астрономы называют девятой планетой — вместо Плутона.

В 2019-м Якоб Шольц из Даремского университета и Джеймс Анвин из Университета штата Иллинойс предложили вместо планеты искать первичную черную дыру (ПЧД). Проблема, однако, в том, что напрямую ее увидеть нельзя — можно только заметить по сильному гравитационному полю.

Российские ученые Юрий Ерошенко из Института ядерных исследований РАН и Елена Попова из Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН нашли новый способ наблюдения за объектом-невидимкой — по космической пыли вблизи орбиты Земли.

"Есть вероятность, что часть пыли была выброшена из-за орбиты Нептуна гравитационным полем девятой планеты или ПЧД и прилетела к Земле. Скорость у этой компоненты пыли должна быть в полтора раза больше, чем у обычных космических пылинок. Также, возможно, эта пыль отличается от обычной по химическому составу. Не исключено, что дальнейшие исследования помогут выделить аномальную компоненту. Тогда можно будет сделать вывод о наличии на периферии массивного объекта", — говорит Юрий Ерошенко.

По одной из гипотез, первичные черные дыры рождались в молодой Вселенной еще до возникновения первых звезд и галактик. По мнению ученых, в пользу этой версии говорит существование ранних квазаров, а также — недавнее открытие телескопом имени Джеймса Уэбба сверхмассивных черных дыр на больших красных смещениях. Механизм появления ПЧД неясен.

Первичные черные дыры могут иметь довольно небольшую массу — например, сравнимую с земной. Радиус такого объекта будет всего около одного сантиметра. У ПЧД массой Солнца — три километра, уточняет Ерошенко.

ПЧД небольшой массы должны быстро испаряться, что можно обнаружить по вкладу в космический гамма-фон. Сделать это пока не удалось, однако ученые не спешат отказываться от идеи, добавляет Ерошенко, поскольку она (в случае гораздо более массивных ПЧД) позволяет объяснить некоторые явления во Вселенной — например, гравитационные волны и сверхмассивные черные дыры.

"Если на периферии находится первичная черная дыра, то своим гравитационным полем она возмущает орбиты частиц пыли, и часть частиц может попадать во внутреннюю область Солнечной системы, залетая внутрь орбиты Земли", — пишут Ерошенко и Попова в статье, опубликованной в последнем номере Астрономического журнала (исследование поддержано Российским научным фондом, грант № 23-22-00013).

В расчетах рассмотрены варианты, построенные на нескольких правдоподобных допущениях, указывают авторы. Для некоторого набора параметров поток космической пыли у Земли, создаваемый ПЧД, достигает в самом оптимистическом случае трех микрограммов на квадратный метр в год, что согласуется с наблюдениями — подсчетом числа пылинок во льду Антарктиды и путем прямых измерений с космических аппаратов. Хотя доля пыли, создаваемая ПЧД, в общем потоке может быть незначительна, ее отличает относительно высокая скорость и, возможно, аномалии химического состава. Так что пыль к Земле может быть принесена не только кометами и астероидами, но и гравитационным воздействием ПЧД. Какую долю в общем пылевом потоке занимают частицы из облака Оорта, еще предстоит выяснить.

Ученые считают, что ПЧД, как и девятая планета, могла быть захвачена Солнцем во время случайного сближения. И хотя вероятность такого события невелика, совсем сбрасывать его со счетов нельзя.

Источник