Torno dopo qualche mese sulla annosa domanda "esiste l'elusivo Pianeta 9?" (vi rimando al primo articolo sul tema per maggiori dettagli --> Planet 9).
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| Credit: Caltech/R. Hurt (IPAC) |
Per quanto questa incertezza possa sembrare strana al giorno d'oggi in cui si analizzano le caratteristiche dei pianeti in altri sistemi stellari (--› esopianeti) e si studiano galassie lontane, il dubbio sull'esistenza di questo pianeta nella estrema periferia del sistema solare (nella parte esterna della fascia di Kuiper) permane.
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| credit: NASA |
I motivi sono vari e vanno dalla difficoltà di vedere un corpo che non emette luce (né la riflette, data la distanza dal Sole) nel buio dello spazio, alla totale incertezza sulla sua massa reale.
La sua "esistenza" fu ipotizzata per spiegare le anomalie delle orbite dei corpi transnettuniani più esterni (eTNO), troppo distanti da Nettuno perché questo ne fosse responsabile (Plutone non ha massa sufficiente); doveva quindi esistere una "massa mancante" sita nella zona esterna.
Parlare di massa mancante dice poco in sé. Potrebbe essere un pianeta magari delle dimensioni di Giove (il Pianeta 9 appunto), una miriade di planetoidi oppure, ipotesi abbozzata nel 2016 e tornata in auge nel 2019, addirittura un mini buco nero (vedi sotto)
Facciamo un breve riassunto.
L'ipotetico Pianeta 9, descritto come "l'anello mancante del sistema solare", fa parte del lessico astronomico dal 2014, rispolverato nel 2016 dagli astrofisici del Caltech Mike Brown e Konstantin Batygin. Nell'ottobre 2017 la NASA non solo rilascia una dichiarazione dove ipotizza che il Pianeta 9 potrebbe trovarsi in una orbita 20 volte più lontano dal Sole di Nettuno, ma afferma "ora è più difficile immaginare il nostro sistema solare senza un Pianeta 9 che con uno".
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| M. Brown e K. Batygin della Caltech |
Due studi pubblicati a marzo 2019 hanno offerto supporto alla sua esistenza, tuttavia, uno studio separato pubblicato a settembre 2019 ha suggerito che l'oggetto teorico potrebbe non essere un pianeta gigante nascosto dietro Nettuno (una delle prime ipotesi), ma piuttosto un buco nero primordiale (vedi sotto)
Nel primo studio si legge
Il secondo studio, "The Planet Nine Hypothesis", attraverso migliaia di nuovi modelli di simulazione al computer, indica che il pianeta "mancante" è più piccolo e più vicino al Sole (400 UA) di quanto previsto in precedenza.
Arriviamo infine ad uno studio di gennaio 2019 in cui si sostiene che l'orbita dei corpi celesti più lontani nel nostro sistema planetario non sono influenzati dall'ipotetico Pianeta 9 ma da una miriade di altri oggetti la cui massa complessiva è pari a quella del pianeta (ipotesi che non ha invero attecchito nella comunità scientifica).
Nel primo studio si legge
"To date, the only two suggestions for the cause of these apparent clusterings have been either the effects of observational bias or the existence of a distant giant planet in an eccentric inclined orbit known as Planet Nine".In esso gli autori analizzando i dati orbitali quantificano in 1/500 la possibilità che la sua esistenza sia un falso (nota. nella scienza si calcola la probabiltà di errore e NON quella di ipotesi corretta).
Il secondo studio, "The Planet Nine Hypothesis", attraverso migliaia di nuovi modelli di simulazione al computer, indica che il pianeta "mancante" è più piccolo e più vicino al Sole (400 UA) di quanto previsto in precedenza.
Arriviamo infine ad uno studio di gennaio 2019 in cui si sostiene che l'orbita dei corpi celesti più lontani nel nostro sistema planetario non sono influenzati dall'ipotetico Pianeta 9 ma da una miriade di altri oggetti la cui massa complessiva è pari a quella del pianeta (ipotesi che non ha invero attecchito nella comunità scientifica).
Quali le "prove" dell'esistenza di pianeta nove?
Secondo Konstantin Batygin (Caltech) esistono almeno 5 evidenze:
Secondo Konstantin Batygin (Caltech) esistono almeno 5 evidenze:
- Sei oggetti conosciuti nella fascia di Kuiper, tutti con orbite ellittiche che puntano nella stessa direzione.
- Le orbite degli oggetti sono tutte inclinate allo stesso modo; 30 gradi "verso il basso".
- Simulazioni al computer evidenziano che ci sono più oggetti "inclinati del previsto rispetto al piano solare"
- Il pianeta nove potrebbe essere responsabile dell'inclinazione dei pianeti nel nostro sistema solare; il piano dell'orbita del pianeta è inclinato di circa 6 gradi rispetto all'equatore del Sole.
- Alcuni oggetti della fascia di Kuiper orbitano nella direzione opposta rispetto a qualsiasi altro corpo nel sistema solare.
Il pianeta 9 è un buco nero?
Nell'articolo odierno parto dall'ipotesi buco nero, sia perché concettualmente nuova, che per la suggestione che sempre accompagna queste particolari aree dello spazio dove la gravità è tale da non permettere nemmeno alla luce di uscire. Nel prossimo articolo riprenderò le ipotesi planetoidi e "vero" Pianeta 9.
L'ipotesi di un "buco nero primordiale" (PBH) ai confini del sistema solare viene da un lavoro pubblicato su arXiv nel settembre 2019 (l'articolo definitivo è apparso nel 2020 su Phys. Rev. Lett.).
I PBH sono buchi neri vecchi e relativamente piccoli comparsi "poco" dopo il Big Bang, con una origine diversa da quelli successivi (buchi neri stellari). Mentre questi ultimi sono il risultato del collasso gravitazionale di una stella massiccia giunta a fine vita (o successiva alla fusione di un sistema binario di stelle a neutroni o altri eventi che permettono alla massa nella fase di collasso di superare una certa soglia critica, vedi il raggio di Schwarzschild), i PBH non hanno vincoli di massa, noti infatti anche come micro buchi neri, e sono stati previsti come risultato di fluttuazioni di densità nell'universo primordiale.
Concetto apparentemente astruso quello di micro variazione di densità ma che, ad esempio, è alla base del Big Bang come conseguenza di fluttuazioni quantistiche nell'inflatone.
I PBH con massa più bassa sarebbero oramai evaporati (ulteriori dettagli --› radiazione di Hawking e le --› prime prove della sua esistenza) mentre quelli più grandi potrebbero ancora esistere sebbene non siano mai stati osservati direttamente.
Gli astrofisici americani autori dell'articolo, ipotizzano che un PBH potrebbe trovarsi anche nelle vicinanza del sistema solare ed essere l'ipotizzato Pianeta 9.
Nota per gli ansiosi: un buco nero non è mai da pensare come una idrovora che aspira tutto ciò che si trova intorno ad esso ma, come avverrebbe per un pianeta/stella, solo quello che entra nel suo campo gravitazionale, e senza possibilità di fuga solo se entrasse nel suo orizzonte degli eventi (--› qui la prima immagine di tale area).Per il resto non disturberebbe chi "transita" nei dintorni a distanza di sicurezza. Anzi secondo molti modelli un pianeta potrebbe orbitare tranquillamente per "l'eternità" intorno ad un buco nero quiescente.
Nel loro articolo analizzano la possibilità che l'elusivo Pianeta 9 nella forma di un PBH possa trovarsi tra le 300 e 1000 UA, quindi nella parte più esterna della fascia di Kuiper (distante tra le 50 e 1000 UA).
Nell'affrontare la loro intrigante ipotesi, i ricercatori si sono concentrati su due irrisolte anomalie gravitazionali: le orbite dei cosiddetti oggetti transnettuniani (TNO) e un eccessivo fenomeno di microlente gravitazionale.
Tornerò prossimamente sui TNO. Per ora basta sapere che sono le orbite di un oggetto chiamato FarOut e quelli di un'altra dozzina di corpi, ad avere orbite difficilmente spiegabili in assenza di un Pianeta 9.
Entrambi questi fenomeni possono essere attribuiti alla presenza di un corpo (o insieme di corpi celesti) con massa stimata tra 0,5 e 20 masse terrestri (Mt). Nell'articolo si dimostra che la probabilità che tale massa sia dovuta ad un rogue planet (un pianeta vagante catturato dalla gravità solare o uno "solare" espulso ai margini) oppure alla presenza di un PBH sono comparabili. In altre parola l'ipotesi PBH non è meno improbabile del Planet 9 (per chi non fa scienza questo suonerà strano, ma si deve sempre ragionare in termini di dimostrazione che una ipotesi è falsa più che nella prova della sua correttezza).
Il vero problema tuttavia rimane ed è dimostrarne la presenza.
Un ipotetico PBH, con una massa 5 Mt avrebbe un raggio pari a 5 cm e una temperatura di Hawking di 0,004 K (più fredda della radiazione cosmica di fondo). Pertanto, la potenza irradiata da un tipico PBH da sola è minuscola e ben difficilmente rilevabile.
Tra i suggerimenti proposti il cercare segnali di annichilazione degli aloni di materia oscura come indizio della posizione di un PBH; per farlo si dovrebbero tracciare le deflessioni dei raggi cosmici ad alta energia.
Altra possibilità è quella suggerita pochi mesi fa da ricercatori di Harvard.
Il metodo proposto si basa sulla scansione delle parti esterne del sistema solare per trovare i segni tipici (bagliori di luce visibile) di un buco nero che "divora" una cometa o altro oggetto transitato troppo vicino. Una tale scansione diventerebbe possibile nei prossimi anni con l'entrata in funzione del nuovo LSST (Osservatorio Vera C. Rubin) in Cile.
Un contatto del genere non dovrebbe essere "raro" se si pensa alla quantità di comete ghiacciate (nell'ordine di miliardi) presenti nella nube di Oort.
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| Credit: Hubble Space Telescope |
Se LSST dovesse individuare un bagliore, imputabile ad un PBH, un altro telescopio di sensibilità simile potrebbe essere puntato su quella posizione per molto più tempo, probabilmente catturando migliaia di bagliori in più, e con esse informazioni chiave.
I ricercatori ipotizzano di riuscire ad ottenere queste informazioni nei primi due anni dall'entrata in funzione dell'osservatorio.
Nessun timore anche se venisse scoperto: se anche esistesse, questo PBH sarebbe lì da prima che il Sole (e la Via Lattea) si accendesse e sarà lì, immutato, quando il Sole si spegnerà. Il vero plus sarebbe che la sua scoperta accenderebbe l'entusiasmo di molti scrittori di fantascienza che potrebbero "usarlo" come materiale narrativo (ad esempio come uno stargate … a patto di rimpicciolirsi sotto i 5 cm ... ma di sicuro qualche escamotage narrativo lo si trova).
Un eccellente articolo divulgativo sulla possibile correlazione tra PBH (buchi neri primordiali) e materia oscura la trovate su "Dark horses in the cosmos"
Articolo successivo sul tema --> "Il Pianeta 9 è possibile. C'è lo dice un esopianeta".
Potrebbe anche interessarti l'articolo sul --> "Buco nero nell'universo primordiale"
Fonti
- What if Planet 9 is a Primordial Black Hole?
Jakub Scholtz, James Unwin Phys. Rev. Lett. 125, 051103 (2020)
- Physicists Argue That Black Holes From the Big Bang Could Be the Dark Matter
QuantaMagazine (09/2020)
- What are primordial black holes?
-Is Planet Nine a black hole or a planet? Harvard scientists suggest a way to find out.
Una formuletta finale giusto per meglio definire la radiazione di Hawking
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