Sort hul

Astronomer jakter på svart hull i solsystemet

I 2016 oppsto teorien om at solsystemet inneholder en ukjent klode, den såkalte planet ni. Nå mener noen astronomer at det ikke er en planet, men et svart hull – så nær oss at vi kanskje en dag kan reise ut og besøke det.

I 2016 oppsto teorien om at solsystemet inneholder en ukjent klode, den såkalte planet ni. Nå mener noen astronomer at det ikke er en planet, men et svart hull – så nær oss at vi kanskje en dag kan reise ut og besøke det.

Shutterstock & Lotte Fredslund/NASA

Et svakt lysglimt dukker plutselig opp på den mørke nattehimmelen. Glimtet fanges opp av et stort teleskop og analyseres av astronomer som får seg en overraskelse. Det kommer nemlig fra et svart hull som er på størrelse med en grapefrukt, og som fortærer en komet i solsystemets ytre områder.

Det kan bli scenariet i løpet av det kommende tiåret når jakten på en ukjent planet i solsystemet intensiveres. Den hypotetiske planeten kan nemlig vise seg å være et ganske lite svart hull.

Det åpner i så fall for en enestående mulighet: å studere et svart hull på kloss hold – og kanskje til og med reise ut og besøke det en dag.

Planet ni forklarer mystiske baner

Ideen om en niende planet oppsto i 2016. I en vitenskapelig artikkel påpekte de to astronomene Konstantin Batygin og Mike Brown fra California Institute of Technology i USA at det er noe mystisk ved en rekke små himmellegemer veldig langt ute i solsystemet – eller mer presist: noe mystisk ved banene de beveger seg i.

Neptun

Ifølge teorien om planet ni går den i bane rundt solen på en avstand som er minst ti ganger så stor som for den fjerneste kjente planeten, Neptun. Sett fra planet ni vil solen bare være en liten lysprikk.

© R. Hurt/IPAC/Caltech

Disse såkalte fjerne kuiperbeltelegemene, som vanligvis er på noen hundre kilometer i diameter, beveger seg rundt i elliptiske baner som aldri bringer dem nærmere solen enn den fjerneste planeten, Neptun.

Forskerne forventet at banene deres gikk i alle mulige retninger i forhold til solen – men i stedet ser det ut til at de små legemene har funnet en slags enighet, slik at de fleste banene ligger i noenlunde samme plan.

En slik koordinert kosmisk dans krever en solid partner, og Batygin og Brown er overbeviste om at det er påvirkningen fra en forholdsvis stor planet – en hittil uoppdaget planet i solsystemet, nummer ni.

Rotationsbaner

De små kuiperbeltelegemene (blått) kommer aldri nærmere solen enn den ytterste kjente planeten, Neptun (hvit, sirkelrund bane).

© M. Weiss/Caltech

Ukjent objekt skaper balanse i solsystemet

Langt ute i solsystemet finnes det en rekke såkalte kuiperbeltelegemer. Banene til disse himmellegemene gir best mening hvis det finnes en ukjent gjenstand som påvirker dem med tyngdekraften sin.

Kuiperbeltelegemene

har avlange baner (blått) som ligger i noenlunde samme plan.

Et ukjent, tungt legeme

med en bane som vender i motsatt retning (rødt), kan være årsaken til ensrettingen av banene til de små legemene.

I løpet av millioner av år ville tyngdekraften fra en planet mye større enn jorden påvirke de mindre legemene slik at banene ligger mer på linje enn de gjorde fra starten.

Vekten svarer til seks jordkloder

I de siste fem årene har Batygin og Brown arbeidet med å videreutvikle beregningene sine og trekke inn nyoppdagede legemer i analysene.

I august 2021 regnet de to astronomene seg fram til at planet ni må veie om lag seks ganger så mye som jorden og dermed være den femte største planeten i solsystemet – større enn de fire steinplanetene til sammen, men noe mindre enn iskjempen Uranus.

Astronomene har også regnet ut at planet ni er ekstremt langt unna. Sannsynligvis er den alltid mer enn 300 ganger lenger vekk fra solen enn jorden – en avstand på 45 milliarder kilometer eller mer.

Sandsynlighedskort

Astronomene har tegnet et grovt kart over hvor på himmelen de skal lete etter planet ni. Sannsynligheten er størst i et bånd over himmelhvelvet, og aller størst i det røde området.

© Michael Brown & Konstantin Batygin/Lotte Fredslund

Selv en så fjern planet burde være mulig å få øye på, men tross en iherdig jakt har astronomene fortsatt ikke klart å nedlegge det store byttet og finne planet ni.

Gåten har tre mulige løsninger

Det kan det være tre forklaringer på. Den første muligheten er at planet ni ikke finnes. Kanskje har kuiperbeltelegemene endt i baner som ligner hverandre ved en tilfeldighet.

Det er det imidlertid bare 0,4 prosent sannsynlighet for, har Batygin og Brown regnet ut, mens andre astronomer påpeker at det kan være mange uoppdagede småkloder som kan endre bildet.

Med et mer komplett overblikk over himmellegemene lengst ute i solsystemet forsvinner kanskje mønsteret i banene, og da er det ikke noe behov for en fjern planet.

Den andre muligheten er at planet ni fortsatt skjuler seg der ute, på et sted som ingen store teleskoper har blitt rettet mot.

I den kommende jakten på Planet 9 setter astronomene særlig sin lit til et splitter nytt teleskop som snart står klar på toppen av fjellet Cerro Pachón i Chile: Simonyi Survey Telescope – plassert i Vera C. Rubin Observatory.

Teleskopets speil har en diameter på 8,4 meter, og det er utstyrt med verdens største digitalkamera, som tar bilder med en oppløsning på 3,2 gigapiksler.

Vera C. Rubin observatorium

Vera C. Rubin-observatoriet skal stå ferdig i 2022 og være i full operasjon i 2023.

© Rubin Observatory/NSF/AURA

Rubin-observatoriet er som skapt for å lokalisere fjerne kuiperbeltelegemer og hittil uoppdagede planeter når det automatisk skanner himmelrommet igjen og igjen i løpet av de neste ti årene.

Men kanskje får det øye på noe helt annet. En tredje mulighet er nemlig at planet ni egentlig er et svart hull.

Ideen som i 2020 ble brakt på banen av den britiske fysikeren Jakub Scholtz og hans amerikanske kollega James Unwin, kan forklare hvorfor gjenstanden fortsatt ikke er funnet. Svarte hull er vanskelige å få øye på fordi tyngdekraften er så sterk at ingenting – ikke engang lys – kan slippe unna fra dem.

Hvis planet ni er et svart hull, er det på størrelse med en grapefrukt.

Et svart hull er et uhyre kompakt himmellegeme der materien er presset ekstremt tett sammen. Så hvis det finnes et svart hull med en masse som seks jordkloder, er det ikke særlig stort. Det måler om lag elleve centimeter i diameter, altså omtrent som en liten grapefrukt.

Små svarte hull er urgamle

Problemet med teorien er at svarte hull kanskje ikke finnes i så små størrelser i det hele tatt.

I dag kjenner astronomene bare til to typer svarte hull i universet. Det er flest av den typen som dannes når en veldig stor stjerne brenner ut og kollapser. De har en masse som går fra om lag 3 til 65 ganger solens masse.

Og så er det de supertunge svarte hullene, som skjuler seg i sentrum av galakser og har samme masse som millioner eller til og med milliarder av stjerner.

Små svarte hull med masser som planeter eller mindre kan ikke dannes i det nåværende universet, så hvis de finnes, må de være skapt i løpet av det første sekundet av universets historie, da det var ganske lite og veldig tett.

Ingen vet om disse såkalte opprinnelige svarte hullene finnes, men hvis planet ni egentlig er et svart hull, må det nødvendigvis være av den typen.

Det svarte hullet kan svelge kometer

Et lite svart hull som ikke sender ut noen form for stråling, er ekstremt vanskelig å finne, men det er ikke helt umulig. Hvis en komet kommer for nær det svarte hullet, vil den bli revet i stykker av den voldsomme tyngdekraften, og på vei ned i hullet vil materialet fra den i en kort periode blir varmet så voldsomt opp at det sender ut synlig lys.

Den plutselige oppblussingen burde kunne observeres fra jorden, og også her har astronomene de største forventningene til Rubin-observatoriets skarpe øye.

Et svart hull på bare elleve centimeter er vanskelig å oppdage, men det er ikke umulig. Hvis en komet kommer for nær, vil tyngdekraften fra det svarte hullet rive den i stykker – og i dødskampen vil den sende ut et lysglimt.

Komet
© Shutterstock

Det svarte hullet får selskap av en komet

I solsystemets aller ytterste områder beveger milliarder av små iskloder seg rundt i den såkalte Oort-skyen. De legemene som forlater skyen og kommer nærmere solen, kalles kometer. Noen av dem kan få en bane som går tett forbi det svarte hullet.

Komet
© M. Weiss/Caltech/Shutterstock

Kometen rives i filler og lyser opp

Hvis en komet kommer for nær, rives den i stykker av tyngdekraften fra det svarte hullet. Materialet virvler inn mot hullet for til slutt å bli slukt. Underveis blir restene så varme at de i en kort periode lyser kraftig opp.

Rumstation
© Todd Mason, Mason Productions Inc./LSST Corp.

Nytt teleskop kan få øye på lysglimtet

Med det kommende Simonyi Survey Telescope i Chile vil astronomene få mulighet for å se lysglimtet fra et svart hull som spiser en komet. Astronomer fra Harvard-universitetet i USA har beregnet at det kan skje noen få ganger i året.

Oppdagelsen av et lite, opprinnelig svart hull ville være en sensasjon i seg selv, ikke minst fordi noen forskere mener at den såkalte mørke materien – mystisk usynlig stoff som utgjør 85 prosent av alt stoff i universet – kan bestå av slike svarte hull.

Samtidig vil et svart hull så nær oss åpne kolossale muligheter. Når astronomene kjenner det svarte hullets bane, kan de begynne å drømme om å sende ut et romfartøy til det. Reisen vil vare i flere tiår, men mulighetene for å la sonden gå i bane rundt det svarte hullet, vil være verdt alt sammen.

Hvis det skjer, vil det svarte hullet i solsystemet bli et uvurderlig laboratorium for astrofysikerne. Her kan de blant annet studere om Einsteins allmenne relativitetsteori – vår beste teori om tyngdekraften – holder stikk under de mest ekstreme forholdene, eller om det kreves en ny og bedre teori.

Men aller først må astronomene finne ut om det svarte hullet i det hele tatt finnes.