Astronomen hebben een plan om een potentieel zwart gat in ons zonnestelsel te detecteren

komeet wordt verorbert door een zwart gat
Artist impressie van een komeet die door een zwart gat wordt vernietigd. Nieuw onderzoek suggereert dat we dergelijke gebeurtenissen vanaf de Aarde kunnen detecteren. Iets wat kan wijzen op de aanwezigheid van een hypothetisch zwart gat. Credit: M. Weiss

We hebben al vaker geschreven over Planeet Negen, een hypothetische planeet die zich in de buitenwijken van ons zonnestelsel zou kunnen bevinden. Een van de mogelijkheden is dat het geen planeet is maar een heel klein zwart gat. Nieuw onderzoek beschrijft een potentiële strategie om die veronderstelde zwarte gat te detecteren. Die zoektocht zou volgend jaar al kunnen beginnen.

De Harvard astronomen Avi Loeb en Amir Siraj hebben een nieuwe strategie voorgesteld om een zwart gat met de grootte van een sinaasappel te detecteren dat zich mogelijk in de buitenwijken van ons zonnestelsel op houdt. Hun artikel is voor publicatie geaccepteerd in het tijdschrift The Astrophysical Journal Letters. Ze willen de nog in aanbouw zijnde Vera C. Rubin sterrenwacht in Chili gebruiken om het zwarte gat indirect waar te nemen als dit zwarte gat bezig is met waar het goed in is: materie opslokken.

De reden dat men denkt dat er misschien een zwart gat aanwezig is heeft te maken met een aantal onverklaarbare astronomische waarnemingen. Iets, en we weten niet wat, lijkt een groep objecten voorbij de baan van Neptunus te beïnvloeden. Een mogelijke verklaring is een onontdekte planeet, Planeet Negen, die een massa van 5 tot 10 * de massa van de Aarde heeft en die in een elliptische baan tussen 400 en 800 Astronomische Eenheden om de Zon draait (Eén Astronomische Eenheid is de gemiddelde afstand tussen de Aarde en de Zon en is gelijk aan 150 miljoen kilometer. Onlangs stelden astronomen een andere verklaring voor: een oeroud zwart gat met eenzelfde massa.

Dat we mogelijk een oeroud zwart gat in ons zonnestelsel hebben is niet zo bizar als het misschien klinkt. Het is mogelijk dat oeroude zwarte gaten verantwoordelijk zijn voor wat astronomen denken is de zwarte materie in het heelal. Als dat het geval is dan moeten er ontzettend voor zwarte gaten zijn en dan s het helemaal niet zo gek om te denken dat er een kleintje gevangen zit in ons zonnestelsel.

Astronomen zoeken al bijna een halve eeuw naar de aard van de donkere materie. Als het zwarte gat inderdaad donkere materie is dan zouden er ongeveer 50 biljard zwarte gaten alleen al in ons eigen sterrenstelsel moeten zijn (Een biljard is een 1 gevolgd door 15 nullen). Ons sterrenstelsel heeft een totale massa van ongeveer een biljoen zonsmassa.

Een object vinden dat een event horizon heeft met de grootte van een sinaasappel klinkt nogal uitdagend maar deze enorm zware objecten kunnen nogal wat schade aanrichten in hun plaatselijke omgeving. En dit is precies waar Loeb en Siraj op rekenen want een hypothetisch zwart gat kan bijvoorbeeld een object uit de Oortwolk, een komeet, opslokken.

Gevangen in de klauwen van het zwarte gat en zijn ondergang langzaam naderend gaat een komeet smelten door de interactie met hete gassen in zijn omgeving. Dit proces zou straling moeten veroorzaken die vanaf de Aarde waarneembaar is. Wetenschappers noemen dit een accretievlam.

Het onderzoek toont aan dat als Planeet 9 een zwart gat is, kometen in de buitenwijken van ons zonnestelsel, in de Oortwolk dus, er door worden aangetrokken en als gevolg van de enorme aantrekkingskracht worden vernietigd. Hierbij komt tijdens de accretie een vlam vrij die minder dan een seconde duurt.

Als de komeet groot genoeg is dan zou deze met behulp van de LSST (Legacy Survey of Space and Time) waarneembaar zijn. De LSST start volgend jaar vanaf de Rubin sterrenwacht. Deze telescoop heeft een enorm groot beeldveld en is dus ideaal voor deze taak. Astronomen hebben slechts ruwweg een idee waar Planeet 9 of het zwarte gat zich zou kunnen bevinden maar de LSST zal ongeveer de helft van de sterrenhemel bestrijken en zal iedere plek 824 maal bezoeken gedurende een periode van 10 jaar.

Als Planeet 9 inderdaad een zwart gat is dan verwachten de onderzoekers ongeveer een jaar na de start van de LSST al een aantal vlammen waar te kunnen nemen.

Het is niet het eerste voorstel dat zoekt naar een potentieel zwart gat. Eerder dit jaar werd al een ander voorstel gedaan om honderden ruimtesondes naar de buitenwijken van het zonnestelsel te sturen. Veranderingen in hun gevoelige klokken zouden een aanwijzing kunnen zijn voor de aanwezigheid van een ster zwaartekrachtveld dat door een klein zwart gat wordt geproduceerd. Klinkt leuk maar het nieuwe voorstel van Loeb en Siraj is veel praktischer.

Hoe dan ook zal het LSST-project zinvolle resultaten opleveren want bewijs voor de afwezigheid van een zwart gat kan wijzen op andere mogelijkheden zoals het bestaan van een echte planeet.

Wat het ook op gaat leveren, het is wel duidelijk dat we nog steeds niet alles weten over ons eigen zonnestelsel.

 

Eerste publicatie: 12 juli 2020
Bron: Gizmodo en anderen