¿Es el Planeta 9 en realidad un agujero negro primordial?

Impresión artística del Planeta 9 nagualdesign; Tom Ruen/Wikimedia commons

Los astrónomos están tras la pista de algo grande. Su objetivo tiene entre 5 y 15 veces la masa de la Tierra y orbita alrededor del sol más allá de Neptuno. Este es el Planeta 9, el último cuerpo en órbita sin descubrir en el sistema solar. Y se espera su descubrimiento en un futuro no muy lejano.

El motivo de la emoción es la creciente evidencia de que el Planeta 9 debe estar ahí fuera. Los astrónomos pueden ver que otros cuerpos transneptunianos (asteroides, cometas y similares) parecen agruparse en patrones que no pueden explicarse fácilmente a menos que un gran planeta los esté guiando de alguna manera.

Esta evidencia insinúa la masa del planeta, pero también sugiere que debe estar muy lejos, quizás 250 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, razón por la cual es tan difícil de detectar.

Pero hoy los astrónomos dicen que puede haber otra razón por la que nadie ha visto el Planeta 9: porque puede que no sea un planeta en absoluto. En cambio, dicen, nuestro sistema solar puede estar orbitado por un agujero negro primordial, una masa superdensa de materia del tamaño de una pelota de tenis. Y si ese es el caso, entonces debemos buscarlo de una manera completamente diferente.

Primero algunos antecedentes. Los cosmólogos supusieron durante mucho tiempo que el universo primitivo estaba lleno de fluctuaciones cuánticas que causaron que la materia se concentrara en algunas regiones y estuviera ausente en otras.

Algunas de estas regiones habrían sido vastas, sembrando la formación de galaxias enteras. Pero la mayoría habría sido diminuta, y muchas contendrían suficiente masa para atrapar la luz, en otras palabras, para formar agujeros negros.

Estos llamados agujeros negros primordiales son completamente diferentes de los formados por el colapso de grandes estrellas o los supermasivos que rugen en el centro de las galaxias (y que recientemente han sido fotografiados por primera vez).

En cambio, los agujeros negros primordiales son diminutos y numerosos, pero difíciles de detectar. De hecho, hay poca evidencia de su existencia.

Un agujero negro primordial de cinco masas terrestres (tamaño real de 5 cm)

Al menos, ese fue el caso hasta principios de este año, cuando los astrónomos informaron una serie de observaciones desconcertantes que apuntaban a la posibilidad de que los agujeros negros primordiales pudieran ser comunes después de todo.

Estas observaciones provienen de un experimento llamado Experimento de lentes gravitacionales ópticas, u OGLE, que busca cambios en el brillo de estrellas y galaxias distantes causados ​​por lentes gravitacionales. Este es el fenómeno relativamente raro en el que una gran masa enfoca la luz de un objeto detrás de ella, actuando como una lente. Si estos objetos se alinean de una manera que coloca a la Tierra en el punto focal, los astrónomos obtienen una vista ampliada del objeto más distante de forma gratuita.

La mayoría de las lentes gravitatorias son enormes: galaxias enteras, por ejemplo, que enfocan la luz de galaxias aún más distantes detrás de ellas. Pero OGLE ha detectado una serie de lentes que parecen ser mucho más pequeñas y cercanas, ubicadas dentro de nuestra propia galaxia. Estos objetos son muy compactos y unas cinco veces la masa de la Tierra.

Nadie sabe qué son, pero una posibilidad es que sean agujeros negros primordiales. Si es así, entonces nuestro universo debe estar lleno de ellos.

Esta posibilidad ha llamado la atención de Jakub Scholtz de la Universidad de Durham en el Reino Unido y de James Unwin de la Universidad de Illinois en Chicago. Si los eventos OGLE se deben a una población de agujeros negros primordiales, entonces es posible que las anomalías orbitales de los objetos transneptunianos también se deban a uno de estos agujeros negros primordiales que fue capturado por el Sistema Solar, dicen. Si ese es el caso, estamos mucho más cerca de un agujero negro primordial de lo que jamás imaginamos.

Scholtz y Unwin exploran esta idea hoy. Dicen que el Planeta 9 puede haber alcanzado su posición actual en solo una de tres formas. La primera es que se formó en este lugar distante. Sin embargo, esto es poco probable porque no ha pasado suficiente tiempo desde la formación del sistema solar para que se haya producido la acumulación necesaria a esa distancia.

La segunda posibilidad es que el planeta se formó más cerca del sol y luego fue catapultado de alguna manera a su ubicación actual. Esto también es poco probable, porque habría requerido un evento catastrófico como el paso de una estrella cercana. Pero no hay evidencia de que esto haya sucedido durante la vida del sistema solar.

La última posibilidad es que el Planeta 9 fuera un planeta flotante capturado por el campo gravitatorio del sol. Poco se sabe sobre los planetas que flotan libremente y su número en la galaxia.

Pero Scholtz y Unwin señalan que si este tipo de captura es posible, también lo es la captura de un agujero negro primordial. Argumentamos que si bien existe una baja probabilidad de capturar un agujero negro primordial de masa terrestre, no es más improbable que capturar un planeta flotante libre de masa similar, dicen.

Continúan calculando la probabilidad de captura en función de la cantidad de agujeros negros primordiales cercanos que sugieren las observaciones de OGLE.

Una consecuencia de esta teoría es que el Planeta 9 será imposible de detectar con telescopios de luz visible e infrarrojos. Eso significa que las búsquedas actuales de los astrónomos del planeta están condenadas al fracaso.

Un agujero negro primordial tendría una firma muy diferente, dicen Scholtz y Unwin. Ellos plantean la hipótesis de que estaría rodeado por un halo de materia oscura y que la aniquilación de las partículas de materia oscura generaría rayos gamma.

Esta señal podría incluso ser lo suficientemente fuerte como para ser observada por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi. Scholtz y Unwin dicen que planean buscar esta señal en los datos de Fermi en algún momento en el futuro.

Es un trabajo fascinante que proporciona una perspectiva completamente nueva sobre el Planeta 9 y cómo los astrónomos deberían buscarlo. También plantea la posibilidad de que uno de nuestros vecinos sea más exótico de lo que nadie imaginaba. ¿Un agujero negro primordial en nuestra puerta? ¡De lujo que!

Ref: arxiv.org/abs/1909.11090 : ¿Y si el Planeta 9 es un Agujero Negro Primordial?

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