Неизвестен обект премина между Земята и звезда в Големия Магеланов облак – събитие, продължило един час

Как астрономите откриват екзопланети

Съвременните астрономи разполагат с различни методи за откриване на екзопланети. Един от тях е да следят за леко отслабване на светлината на дадена звезда, когато планета премине пред нея от наша гледна точка. Друг подход е да търсят характерни „поклащания“ в движението на звездата, причинени от гравитационното привличане на планета около нея.

При свободноплаващите планети – често наричани „междузвездни планети“ – възможностите са много по-ограничени. В такива случаи учените разчитат или на директно заснемане, или на далеч по-ефективния метод на гравитационното микролещене.

Какво представлява гравитационното микролещене

„Гравитационното лещене е наблюдателен ефект, който възниква, защото масата изкривява тъканта на пространство-времето – нещо като вдлъбнатината, която топка за боулинг оставя върху батут“, обяснява NASA. „Ефектът е особено силен около много масивни обекти, като черни дупки и цели галактики. Но дори звезди и планети предизвикват измеримо изкривяване, известно като микролещене.“

Когато звезда или планета застане между нас и по-далечен космически обект, това изкривяване започва да действа като леща и усилва светлината от фоновия източник. Именно така учените могат да установят присъствието на обект, който иначе би останал невидим.

Защо първичните черни дупки са толкова интригуващи

Екипът зад новото изследване, което все още не е преминало през научно рецензиране, не е търсил единствено междузвездни планети. Учените са се интересували и от хипотетични обекти, известни като първични черни дупки (PBH). Според теорията те биха могли да са се образували през първите секунди след началото на Вселената, когато материята, от която по-късно ще се появят звездите и галактиките, е била много по-плътно сгъстена.

Засега няма достатъчно убедителни доказателства, че първичните черни дупки действително съществуват. Но след като насочва DECam към Големия Магеланов облак (LMC) – близка галактика спътник на Млечния път – екипът смята, че може би е попаднал на обещаващ кандидат в рамките на собствения ни галактически ореол.

Събитието, наречено „Фийби“

„Гравитационното микролещене е доказано продуктивен метод за откриване и характеризиране на екзопланети, но същевременно предлага и експериментален начин да се ограничат възможните количества първични черни дупки“, пишат авторите в своя труд. „Тук съобщаваме за откриването на микролещово събитие с продължителност един час. Вероятностен анализ на оптичната дълбочина показва, че лещиращият обект, който наричаме Фийби, е с пет порядъка по-вероятно да принадлежи към ореола от тъмна материя на Млечния път, отколкото към звездното съдържание на Млечния път и Големия Магеланов облак.“

Според екипа „Фийби“ е преминала между нас и звезда в Големия Магеланов облак, като за кратко е усилила светлината ѝ. Събитието е продължило около час. Най-трудната задача е да се определи къде точно се намира обектът. Ако той е част от Големия Магеланов облак, това би означавало, че е доста масивен – вероятно свободноплаваща планета или планета в изключително широка орбита – с маса около 0,1 слънчеви маси. За сравнение, масата на Юпитер е приблизително 0,000954588 слънчеви маси.

Екзопланета извън Млечния път или нещо още по-странно?

Ако това бъде потвърдено, откритието би било забележително: то би представлявало първата екзопланета извън нашата галактика, засечена чрез микролещене. Авторите обаче предлагат и друга възможност. Според тях Фийби може да е много по-малък обект – с маса около три пъти по-голяма от тази на Луната – и да се намира в галактическия ореол на Млечния път.

Ако този вариант е верен, обектът би бил твърде малък, за да се впише в моделите за звездни черни дупки. За сметка на това той би могъл да се окаже добър кандидат за първична черна дупка – тип обект, който отдавна се обсъжда като възможно обяснение за тъмната материя.

„Сравнението между оптичните дълбочини в трите галактически модела показва, че е много по-вероятно Фийби да е свързана с плътността на тъмната материя и следователно да е най-добрият кандидат за PBH“, пише екипът. Учените допълват, че „наличието на краткотрайни микролещови събития в тъмния ореол дава достатъчно основания сериозно да се разгледа възможността за популация от черни дупки с ниска маса, както е предсказано от Carr & Hawking“.

Важната уговорка: първичните черни дупки все още не са доказани

Колкото и интригуващо да звучи всичко това, то не означава, че първичните черни дупки вече са потвърдени. За подобно заключение ще са необходими още много наблюдения и анализи, включително откриването на повече подобни обекти – вероятно също в галактическия ореол на Млечния път. Все пак според екипа вероятността обектът да принадлежи към нашата галактика е с пет порядъка по-голяма, отколкото да е част от Големия Магеланов облак, което накланя везните в полза на обяснението с първична черна дупка.

Подобни търсения се вписват в по-широките усилия на учените да открият екзотични обекти, свързани с тъмната материя – такива, които могат да наподобяват черни дупки или да се разкриват единствено чрез гравитационните си следи.

„Фийби подсказва, че може да съществува популация от компактни обекти с маса от порядъка на лунната, свързани с разпределението на тъмната материя в Млечния път“, добавят авторите. Според тях това „потенциално отваря нов прозорец към физиката на инфлацията“.

Изследването е публикувано в сървъра за предпечатни научни трудове arXiv.