Güneş sistemimiz ve gezegenlerinin hareketi nispeten sedate görünse de, dengeyi bozabilecek birçok şey var. Yeterince yakınlaşan yeterli kitleye sahip her şey gezegen yörüngelerini bozabilir. Buna primordial kara delikler (PBH) dahildir.
PBH’ler erken evrenden varsayımsal kara deliklerdir. Çöken yıldızlardan oluşmak yerine, bu teorik nesneler, son derece yoğun alt atom maddesinin küçük ceplerinin yerçekimi çöküşünden oluştu. Bu, büyük patlamadan kısa bir süre sonra, herhangi bir yıldız parlamadan önce olurdu.
Yeni araştırmalar, PBH’lerin çok yaklaştıklarında ve ne kadar olası olabileceği takdirde dış gezegen sistemlerini nasıl etkileyebileceğini açıklıyor. Araştırma şu adreste mevcuttur Arxiv “Primordial kara deliklerin dış gezegen sistemleri üzerindeki potansiyel etkisi” başlıklıdır. İlk yazar Xanadu Quantum Technologies’den Garett Brown, diğer yazarlar Harvard Üniversitesi ve Illinois Üniversitesi’nden.
İlkel kara delikler ilk olarak 1966’da önerildi ve tamamen varsayımsal. Son zamanlarda, bazıları JWST’nin erken evrende tespit ettiği büyük galaksileri açıklayabileceklerini önerdi. Potansiyel olarak karanlık maddenin önemli bileşenleri olabilir, hatta tamamen karanlık maddeyi oluşturabilirler.
Varsa, bir atom kadar küçükken asteroitler kadar büyük olabilirler. Bazıları çok daha büyük olabilir, çünkü yıldız kütle kara deliklerinin kütle aralığıyla sınırlı değildirler. Yüksek hızlarda seyahat ederler ve eğer gerçekse, herhangi bir zamanda güneş sisteminden geçiyor.
Araştırmacılar, “Galaksimizde büyük bir primordial kara delik popülasyonu varsa, bunların dış gezegenlerin yörüngelerini de etkileyebileceği ihtimalini araştırıyoruz.” “Özellikle, basitleştirilmiş bir ortamda, kaç gezegensel sistemin bir PBH ile yakın bir karşılaşma olabileceğini sayısal olarak inceliyoruz ve PBH Flybys’e giren sistemlerin yörünge parametrelerinde potansiyel değişiklikleri analiz ediyoruz.”
Üç vücut problemleri bunun kalbinde, bedenler bir yıldız, bir gezegen ve bir PBH. Bu durumda, PBH diğer ikisinin bir uçuşunu gerçekleştirir. Araştırmacılar, “Bu tür flybys, gezegen yıldızı sistemi ile enerji değiştiriyor ve gezegenin yörüngesini bozabilir.” “Çalışmamızı PBH açısından ifade ederken, sonuçlarımız diğer kompakt büyük nesneler için sağlam olmalıdır, çünkü sonuçlar tamamen yerçekimi etkileri yoluyla belirlenir.”
5.000’den fazla onaylanmış dış gezegen biliyoruz, ancak hangilerinin PBH Flybys’den etkilenebileceğini çıkarmak için yüksek hassasiyetli ölçümler ve dağıtılmış yörünge parametrelerinin modellenmesi gerekecektir. Bu, gökbilimcilerin yeteneklerinin ötesindedir. Ancak konu büyüleyici bir konu.
Yazarlar, “Gözlemler ve oluşum modellemesindeki zorlukları bir kenara bırakarak, gezegen sistemleri arasındaki etkileşimler ve ebeveyn yıldızın etki yarıçapına giren büyük egzotik astrofizik bedenlerle geçici yakın karşılaşmalar nedeniyle geç saatlerde gezegen yörüngelerinin nasıl şekillenebileceğini düşünmek ilginçtir.” “Burada bu ilginç potansiyelin ilk analizini sunuyoruz.”
Ekip, bir PBH ve tek bir yıldız ve tek bir gezegenle bir güneş sistemi arasında sinek karşılaşmalarını simüle etti. PBH’lerin yüksek hızlarda hareket etmesi beklendiğinden, bu karşılaşmalar dürtüsel olarak kabul edilirken, daha yavaş bir nesneyle karşılaşma adyabatik olarak kabul edilir. Adyabatik bir karşılaşmada, gezegensel yörünge kademeli olarak değişen yerçekimi alanına uyum sağlayacaktır. Dürtüsel bir karşılaşmada, gezegensel yörünge aniden bozulur.
PBH Flybys fikrinin ne kadar makul olduğunu test etmek için araştırmacılar, galaksideki flybys sayısını ve tipik hızlarını tahmin ettiler. Bunu yapmak için, çalışmalarını bir güneş kütlesi yıldızı ve eksantrikliği ve yarı büyük ekseni açısından Jüpiter benzeri bir yörüngeye sahip bir gezegenle bir güneş sistemine dayandırdılar. Araştırmacılar, “Gezinti PBH’nin, bir kez ‘sinek’ yakalanmadan sistemden geçmesi durumuna odaklanıyoruz.”
PBH Flybys’in bu Jüpiter benzeri sistemler üzerindeki etkisini anlamak için araştırmacılar üç soruyu düşündü:
- Galaktik merkezin etrafındaki dairesel bir yörüngede belirli bir mesafede bir yıldız göz önüne alındığında, belirli bir süre içinde yıldızın yerel mahallesine kaç PBH giriyor?
- Bir yıldızın mahallesine giren bir PBH için, PBH’nin yıldızın etrafındaki kaygısız gezegen yörüngesine yeterince yaklaşma olasılığı nedir?
- Gezegenin bozucu bölgesine giren bir PBH için yörünge parametreleri üzerindeki istatistiksel etki nedir?
Yazarlar, “Bu soruların her birini sırayla cevaplayarak, PBH’nin (veya benzer nesnelerin) dış gezegenlerin yörüngelerini önemli ölçüde etkileyip etkilemeyeceğini keşfedeceğiz.”
Yıldızları izleyen yıldızlar gibi, PBH Flybys’in gezegenlerin yörüngelerini değiştirebileceğini buldular. Bunun ne sıklıkla gerçekleşmesi PBH’lerin kitlelerine ve bolluğuna bağlıdır.
PBH’lerin gerçek olup olmadığını bilmediğimiz için, ne kadar bol olduklarını veya güneş sistemlerine ne sıklıkla yaklaştıklarını da bilmiyoruz. Ekip, ne olacağını görmek için modellenmiş güneş sistemlerinden farklı mesafelerde PBH’leri simüle etti.
Birkaç faktör galaksideki olası PBH sayısını kısıtlar. Mikrolensing anketleri, potansiyel karanlık madde imhası gibi bazı kısıtlamalar da yerleştirir. Araştırmacılar tüm galaksi veya 3 milyon için 3 × 106 PBH’ye yerleştiler.
Aşağıdaki şekil, galaktik merkeze artan mesafe açısından kümülatif bir PBH flybys sayısını göstermektedir. Sonuçların ortalaması 100.000’den fazla simülasyon,
Bir PBHS kütlesine ve hızına ve gezegenin hızına bağlı olarak, simüle edilmiş sinekler Jüpiter benzeri gezegenin yörüngesinin eksantrikliğini farklı miktarlarda değiştirdi.
Yazarlara göre diğer sonuçlar mümkün, ancak nadirdir. Bazı PBH’ler yakalanabilir ve bazı güneş sistemleri birden fazla sinek yaşayabilir. Doğa böyle.
Ne yazık ki, şu anda bu sonuçları gözlemsel olarak test etmenin bir yolu yok.
Brown ve ortak araştırmacılar, “Egzotik bedenlerin popülasyonunun gezegen sistemlerinin yörüngelerindeki varyasyonları veya anormallikleri açıklayabilip açıklayamayacağını düşünmek ilginçtir.” “Prensip olarak, PBH bolluklarını çıkarmak veya kısıtlamak için dış gezegen yörünge parametrelerinin hassas ölçümleri kullanılabilir; ancak pratikte, hem ölçümlerle hem de gezegensel oluşumla ilgili büyük belirsizlikler önemli engeller yaratır.”
Gelecekteki yeteneklerin bu tür ölçümlere izin vermesi mümkündür, ancak bu bilinmeyendir. Mümkünse ve dış gezegen orbital parametrelerinin daha iyi modellenmesi meyve verirse, gökbilimciler PBH ve Flybys sayısına kısıtlamalar yerleştirebilir.
Yazarlar, “Yakın gelecekte kısıtlamalar yerleştirmek için dış gezegen gözlemlerini kullanmayı beklememize rağmen, bu çalışma, PBH popülasyonlarını keşfetmek veya kısıtlamak için gelecekteki bir hassas kataloğu nasıl kullanabileceğinin genel ilkelerini özetliyor.”
