Il pianeta 9 è davvero un buco nero primordiale?

Rappresentazione artistica del pianeta 9 disegno navale; Tom Ruen / Wikimedia commons

Gli astronomi sono sulle tracce di qualcosa di grande. Il loro obiettivo è compreso tra 5 e 15 volte la massa della Terra e orbita attorno al sole oltre Nettuno. Questo è il pianeta 9, l'ultimo corpo orbitante da scoprire nel sistema solare. E la sua scoperta è attesa in un futuro non troppo lontano.

Il motivo dell'eccitazione è la crescente evidenza che Planet 9 deve essere là fuori. Gli astronomi possono vedere che altri corpi transnettuniani - asteroidi, comete e simili - sembrano raggrupparsi in schemi che non possono essere facilmente spiegati a meno che un grande pianeta non li stia guidando in qualche modo.

Questa prova suggerisce la massa del pianeta, ma suggerisce anche che deve essere molto lontano, forse 250 volte la distanza dalla Terra al Sole, motivo per cui è così difficile da individuare.

Ma oggi gli astronomi dicono che potrebbe esserci un altro motivo per cui nessuno ha visto il Pianeta 9: perché potrebbe non essere affatto un pianeta. Invece, dicono, il nostro sistema solare potrebbe essere orbitato attorno a un buco nero primordiale, un grumo di materia superdenso delle dimensioni di una pallina da tennis. E se è così, allora dobbiamo cercarlo in un modo completamente diverso.

Prima un po' di background. I cosmologi hanno a lungo supposto che l'universo primordiale fosse pieno di fluttuazioni quantistiche che causavano la concentrazione della materia in alcune regioni e l'assenza in altre.

Alcune di queste regioni sarebbero state vaste, seminando la formazione di intere galassie. Ma la maggior parte sarebbe stata minuscola, con molti contenenti massa sufficiente per intrappolare la luce, in altre parole, per formare buchi neri.

Questi cosiddetti buchi neri primordiali sono completamente diversi da quelli formati dal collasso di grandi stelle o da quelli supermassicci che imperversano al centro delle galassie (e che sono stati recentemente fotografati per la prima volta).

Invece, i buchi neri primordiali sono minuscoli e numerosi ma difficili da individuare. In effetti, ci sono poche prove della loro esistenza.

Un buco nero primordiale di cinque masse terrestri (dimensione effettiva 5 cm)

Almeno, questo era il caso fino all'inizio di quest'anno, quando gli astronomi hanno riportato una serie di osservazioni sconcertanti che indicavano la possibilità che i buchi neri primordiali potessero essere comuni dopo tutto.

Queste osservazioni provengono da un esperimento chiamato Optical Gravitational Lensing Experiment, o OGLE, che cerca i cambiamenti nella luminosità di stelle e galassie lontane causate dalle lenti gravitazionali. Questo è il fenomeno relativamente raro in cui una grande massa focalizza la luce da un oggetto dietro di essa, agendo come una lente. Se questi oggetti si allineano in modo da posizionare la Terra nel punto focale, gli astronomi ottengono gratuitamente una visione ingrandita dell'oggetto più distante.

La maggior parte delle lenti gravitazionali sono enormi, intere galassie, ad esempio, che focalizzano la luce di galassie ancora più lontane dietro di loro. Ma OGLE ha individuato una serie di obiettivi che sembrano essere molto più piccoli e vicini, situati all'interno della nostra galassia. Questi oggetti sono molto compatti e circa cinque volte la massa della Terra.

Nessuno sa cosa siano, ma una possibilità è che siano buchi neri primordiali. Se è così, allora il nostro universo deve esserne riempito.

Questa possibilità ha attirato l'attenzione di Jakub Scholtz della Durham University nel Regno Unito e di James Unwin dell'Università dell'Illinois a Chicago. Se gli eventi OGLE sono dovuti a una popolazione di buchi neri primordiali, allora è possibile che le anomalie orbitali degli oggetti transnettuniani siano dovute anche a uno di questi buchi neri primordiali che è stato catturato dal Sistema Solare, dicono. Se è così, siamo molto più vicini a un buco nero primordiale di quanto avessimo mai immaginato.

Scholtz e Unwin esplorano questa idea oggi. Dicono che il Pianeta 9 possa aver raggiunto la sua posizione attuale solo in tre modi. Il primo è che si è formato in questo luogo lontano. Tuttavia, questo è improbabile perché non c'è stato abbastanza tempo dalla formazione del sistema solare perché il necessario accrescimento si sia verificato a quella distanza.

La seconda possibilità è che il pianeta si sia formato più vicino al sole e sia stato poi in qualche modo catapultato nella sua posizione attuale. Anche questo è improbabile, perché avrebbe richiesto un evento catastrofico come il passaggio di una stella vicina. Ma non ci sono prove che ciò sia accaduto durante la vita del sistema solare.

L'ultima possibilità è che il pianeta 9 fosse un pianeta fluttuante catturato dal campo gravitazionale del sole. Poco si sa sui pianeti fluttuanti e sul loro numero nella galassia.

Ma Scholtz e Unwin sottolineano che se questo tipo di cattura è possibile, lo è anche la cattura di un buco nero primordiale. Sosteniamo che mentre c'è una bassa probabilità di catturare un buco nero primordiale di massa terrestre, non è più improbabile che catturare un pianeta fluttuante di massa simile, dicono.

Continuano a calcolare la probabilità di cattura in base al numero di buchi neri primordiali vicini che suggeriscono le osservazioni OGLE.

Una conseguenza di questa teoria è che il Pianeta 9 sarà impossibile da individuare con telescopi a luce visibile e infrarossi. Ciò significa che le attuali ricerche degli astronomi per il pianeta sono destinate al fallimento.

Un buco nero primordiale avrebbe una firma molto diversa, affermano Scholtz e Unwin. Essi ipotizzano che sarebbe circondato da un alone di materia oscura e che l'annientamento delle particelle di materia oscura genererebbe raggi gamma.

Questo segnale potrebbe anche essere abbastanza forte da essere osservato dal telescopio spaziale Fermi Gamma Ray. Scholtz e Unwin affermano di voler cercare questo segnale nei dati di Fermi in futuro.

È un lavoro affascinante che fornisce una prospettiva completamente nuova sul Pianeta 9 e su come gli astronomi dovrebbero cercarlo. Solleva anche la prospettiva che uno dei nostri vicini sia più esotico di quanto chiunque abbia immaginato. Un buco nero primordiale alle nostre porte? Immaginalo!

Rif: arxiv.org/abs/1909.11090 : E se il pianeta 9 fosse un buco nero primordiale?

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