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"제9행성은 원시 블랙홀일 수 있다"는 새로운 연구 발표
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"제9행성은 원시 블랙홀일 수 있다"는 새로운 연구 발표
  • 김민철 기자
  • 승인 2019.10.07 15:06
  • 댓글 0
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제9행성, 태양계 바깥쪽에 있을 것으로 추정되는 거대 행성
TNO궤도의 이상 징후, 외부 태양계의 새로운 중력원에 의해 촉발된 것으로 추정
자유 부유식 행성의 포획은 행성 9의 기원에 대한 주요한 설명
대신 원시블랙홀을 포착할 확률이 비교할 만하다는 것을 보여줌
가상의 행성 9에 대한 개념도 Caltech/R. Hurt (IPAC)[출처=사이언스엑스 물리]

우리 태양계 변두리의 어딘가에 숨어 있을 것으로 추측되는 가상의 제9행성(행성 나인)은 전혀 행성이 아닐지도 모른다고 한다.

  • 9행성(第九行星, Planet Nine)은 태양계 바깥쪽에 있을 것으로 추정되는 거대 행성으로 2016년 1월 그 존재를 주장하는 가설이 발표되었다. 이 가설은 해왕성 바깥 천체(TNOs)가 보여주는 비정상적인 공전궤도 형태를 설명하기 위해 제기되었다.
     
    제9 행성의 반지름은 해왕성과 비슷할 것으로 추측된다.
    제9 행성의 반지름은 해왕성과 비슷할 것으로 추측된다.[출처=위키피디아 ]

사이언스엑스 물리에 따르면 9월 24일 arXiv 사전 인쇄 서버에 발표된 새로운 연구는 이 신비하고 아직 발견되지 않은 물체가 원시적인 블랙홀일 수도 있다는 것을 암시한다.

원시 블랙홀(primordial black hole, PBH)은 별의 중력적인 붕괴에 의해 형성된 것이 아니라 우주가 초기 팽창하는 동안 존재하던 물질의 밀도가 극에 달하여 형성된 블랙홀의 한 가설이다.

대폭발 이론에 따르면, 빅뱅 이후 처음 수 얼마 되지 않은 순간 동안에 압력과 온도가 극에 다다르는 만큼 높았다. 이런 상황에서 물질의 밀도에 약간의 변동은 국소적으로 블랙홀을 만들기에 충분한 밀도를 만들어낼지도 모른다. 고밀도의 대부분의 지역이 우주 팽창에 의해 빠르게 분산 되었음에도 불구하고 원시블랙홀은 안정적이고 그 상태를 유지했을지도 모른다.
[출처=위키피디아]

원시 블랙홀(PBHs)은 빅뱅 직후 등장한 낡고 상대적으로 작은 블랙홀이다. 그것들은 초창기 우주의 밀도 변동의 결과로 형성된 것으로 여겨진다고 한다. 질량이 가장 낮은 PBH가 증발한 것으로 생각되지만 질량이 큰 것들은 아직 직접 관찰된 적이 없더라도 현재 시대에 증발할 수 있다고 한다. 

더럼 대학의 천문학자인 자쿠브 스콜츠와 시카고 일리노이 대학의 제임스 언윈 천문학자는 원시블랙홀이 생각보다 훨씬 더 가까이 있을 수 있다고 가정한다. 최근에 발간된 논문에서, 그들은 300AU에서 100AU 사이의 거리에서 태양을 공전하는 것으로 이론화된 이해하기 어려운 행성 나인이 오래되고 콤팩트한 블랙홀이 될 수 있다고 생각한다고 했다. 

Planet Nine에 대한 작가의 인상은 멀리 떨어진 태양과 함께 중심 은하수를 빠져 나간다. 해왕성의 궤도는 태양 주위에 작은 타원으로 표시된다.
제9 행성을 밤의 반구 쪽에서 바라본 것을 상상한 작품. 오른쪽 위에 태양이 밝은 별처럼 보인다. 이 그림에서는 천왕성해왕성과 같은 얼음 가스 행성을 가정했다.[출처=위키피디아]

Planet Nine 은 태양계 바깥 지역의 가상 행성이다. 그것의 중력 효과의 특별한 클러스터링을 설명 할 수있는 궤도 의 그룹에 대한 극단적인 트랜스-해왕성-개체 (eTNOs), 해왕성보다 250배 지구의 평균 거리에서 태양 궤도. 이러한 eTNO는 한 분야 에서 태양에 가장 근접한 접근을 하는 경향이 있으며 궤도도 비슷하게 기울어져 있다. 이 불가능한 정렬은 발견되지 않은 행성이 가장 먼 알려진 태양계 물체의 궤도를 뚫고 있을 수 있음을 시사한다.
[출처=Wikipedia]

그들의 흥미로운 가설을 설명하면서, 연구원들은 유사한 질량의 두가지 미해결 중력 이상, 즉 변칙적인 궤도의  트랜스 네프토니안 물체(TNO)의 궤도와 마이크로 렌즈 사건에 초점을 맞추고 있다. 흥미로운 것은 두 사건 모두 지구 질량이 0.5에서 20사이인 것으로 추정되는 물체때문이라는 점이다. 

Pluto , Eris , Haumea , Makemake , 2007 OR 10 , Quaoar , Sedna , 2002 MS 4 , Orcus , Salacia 및 Earth 와 달의 그림 비교

Trans-Neptunian object (TNO)
TNO는 태양계에서 30.1 천문 단위 (AU)의 반 주요 축을 갖는 해왕성보다 더 큰 평균 거리에서 태양을 공전하는 작은 행성이다. 일반적으로 TNO는 Kuiper 벨트의 고전적 및 공명 대상, 흩어져있는 디스크 및 sednoid가 가장 먼 것들 인 분리 된 대상으로 더 나뉜다.  2018 년 10 월 현재, 작은 행성의 카탈로그에는 528 개의 번호가 있고  2,000 개가 넘는 번호가 없는 TNO가 있다.

발견 된 최초의 TNO는 1930년 명왕성이었다. 1992년까지 태양을 직접 공전하는 두 번째 넵튠 횡단 물체 인 15760 알비온을 발견했다 . 알려진 가장 큰 TNO는 Eris 이고, Pluto, 2007 OR 10 , Makemake 및 Haumea가 그 뒤를 잇습니다 . TNO궤도에서 80개 이상의 위성이 발견되었다. 

TNO궤도의 이상 징후는 외부 태양계의 새로운 중력원에 의해 촉발된 것으로 추정된다. 이 원천이 자유롭게 떠다니는 행성이 될 수 있다는 것은 널리 인정되고 있지만, 스콜츠와 언윈은 원시블랙홀 시나리오는 합리적이지 않으며 고려해야 한다고 주장한다. 

천문학자들은 이 논문에서 "자유 부유식 행성의 포획은 행성 9의 기원에 대한 주요한 설명이며, 대신 원시블랙홀을 포착할 확률이 비교할 만하다는 것을 보여준다"고 했다. 

그러나 이 이론을 확인하는 것은 어려울 수 있다고 한다. 이와 같은 이론적 PBH는 질량이 약 5개, 반지름 약 5Cm이며 호킹 온도가 약 0.004K이므로 우주 극초단파 배경 (CMB)보다 더 차갑다. 따라서 일반적인 PBH만으로 방출되는 전력은 아주 적기 때문에 감지하기가 어렵다. 

이 장애를 극복하기 위해, 이 논문의 저자들은 원시블랙홀 주변의 암흑 물질 마이크로 할로로부터 소멸 신호를 검색할 것을 제안한다. 그러한 암흑물질 후광은 소멸한다면 관찰로 식별할 수 있는 강력한 신호를 제공할 수 있다고 생각된다. 따라서 천문학자들은 X선, 감마선 및 기타 고에너지 우주 광선의 이동원에 대한 전용 검색을 제안하여 PBH 가설을 뒷받침하는 더 많은 증거를 제공할 수 있다고 한다. 


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