El Observatorio Vera C. Rubin fotografiará todo el cielo visible cada pocas noches
El agujero negro confirmado más cercano a la Tierra está a 1.000 años luz de distancia, pero ¿podría haber uno escondido en nuestro propio patio trasero? Se ha planteado la hipótesis de que un pequeño agujero negro podría estar orbitando el Sol más allá de Neptuno, y ahora los astrónomos han propuesto cómo podríamos encontrarlo en los próximos años, utilizando un próximo telescopio.
Las franjas del sistema solar están llenas de objetos extraños, y en los últimos años estamos obteniendo una imagen más clara de lo que hay ahí fuera. Está Arrokoth con forma de muñeco de nieve aplastado, el excéntrico planeta enano conocido como The Goblin y el mundo extremadamente distante de Farout.
Si bien la mayoría de estos planetas enanos son pequeños, hay evidencia que sugiere que algo mucho más grande está al acecho en las sombras, tal vez un noveno planeta, con una masa de cinco a 10 Tierras. Las pistas están en las órbitas estables pero excéntricas de estos objetos marginales más pequeños, y en la inclinación del Sol mismo.
¿Pero tal vez el Planeta Nueve no es un planeta después de todo? Una hipótesis aparentemente fuera de lugar sugiere que un pequeño agujero negro podría tener los mismos efectos. Todavía tendría aproximadamente la misma masa, el valor de varias Tierras, pero lo empacará todo en un agujero negro del tamaño de una naranja.
Es una idea intrigante, pero ¿cómo lo probarías realmente, de una forma u otra? Después de todo, las búsquedas han resultado vacías para encontrar un planeta gigante: encontrar una naranja sería mucho más difícil, y mucho menos el hecho de que los agujeros negros son casi invisibles.
Y ahí es donde entra el nuevo estudio. Los astrónomos de Harvard han delineado ahora un método para buscar estos pequeños agujeros negros en el sistema solar exterior. La clave sería tener cuidado con los momentos en que pueden estallar, como resultado de un cometa que se acerca demasiado y se hace pedazos por la fuerza gravitacional.
"En la vecindad de un agujero negro, los cuerpos pequeños que se acercan a él se derriten como resultado del calentamiento desde la acumulación de gas de fondo del medio interestelar hacia el agujero negro", dice Amir Siraj, coautor del estudio. "Una vez que se derriten, los cuerpos pequeños están sujetos a la interrupción de las mareas por el agujero negro, seguido de la acumulación del cuerpo interrumpido por las mareas en el agujero negro".
Incluso esto sería difícil de hacer normalmente, dice el equipo, porque necesitaríamos saber dónde buscar. No sabríamos en qué parte de su órbita podría estar un agujero negro en un momento dado.
Pero un próximo telescopio podría ser perfectamente adecuado para detectar estas bengalas, donde sea que ocurran. En lugar de enfocarse en un lugar en particular, el Observatorio Vera C. Rubin fotografiará todo el cielo visible cada pocas noches.
Este proyecto se conoce como Legacy Survey of Space and Time (LSST), y en el transcurso de 10 años permitirá a los astrónomos rastrear el movimiento de los objetos y los cambios en su brillo, así como eventos transitorios como las supernovas.
El telescopio debe ser lo suficientemente sensible y tener un campo de visión lo suficientemente amplio como para realmente hacer un censo claro de nuestro vecindario. Se espera que el LSST descubra casi 40.000 nuevos objetos pequeños en el sistema solar, y con suerte el Planeta Nueve, sea lo que sea, estará entre ellos.
El equipo dice que si el misterioso objeto es un agujero negro, el LSST sería más que capaz de detectar destellos. De hecho, el equipo tiene la confianza suficiente para afirmar que su existencia se confirmaría o descartaría dentro de un año de las carreras de observación que comienzan en 2023.
Y si el "Planeta Nueve" es de hecho un agujero negro, su descubrimiento tendría implicaciones aún más extrañas. Se cree que todos los agujeros negros actualmente confirmados en el universo se han formado como núcleos densos y colapsados de estrellas masivas que explotan como supernovas. Pero un pequeño agujero negro con la masa de unos pocos planetas habría nacido de una manera completamente diferente.
Científicos como Stephen Hawking han planteado la hipótesis de la existencia de cosas llamadas agujeros negros primordiales. Los cálculos sugieren que estos objetos se habrían creado en los segundos posteriores al Big Bang, ya que las bolsas de materia se volvieron increíblemente densas y colapsaron bajo su propia gravedad. Lo suficientemente pequeños como para caber en tu mano pero con la masa de unos pocos planetas, estos agujeros negros primordiales podrían salpicar el universo, sin ser vistos.
Si las hipotéticas e invisibles masas en todo el cosmos te suenan familiares, bueno, hay una muy buena razón para eso. Estos agujeros negros primordiales son una posible explicación para la enigmática materia oscura, pero hasta ahora han evadido la detección. Entonces, si el LSST puede detectar un agujero negro primordial en nuestro propio patio trasero, podemos comenzar a desentrañar a la vez varios antiguos misterios.
"Este método puede detectar o descartar agujeros negros atrapados en masa de planetas en el borde de la nube de Oort, o alrededor de cien mil unidades astronómicas", dice Siraj. "Podría ser capaz de establecer nuevos límites en la fracción de materia oscura contenida en los agujeros negros primordiales".
El Observatorio Vera Rubin se encuentra actualmente en construcción en Chile, y se esperan las primeras luces para fin de año. Después de eso, la ejecución de observación LSST está planeada para comenzar en 2023, por lo que es posible que no tengamos mucho más tiempo para esperar algunas respuestas.
La investigación ha sido aprobada para su publicación en The Astrophysical Journal Letters: Searching for Black Holes in the Outer Solar System with LSST