Choć ruch planet wokół gwiazd wydaje się stabilny i przewidywalny, niektóre zjawiska kosmiczne mogą go znacząco zaburzyć. Jednym z potencjalnych „zakulisowych” aktorów są pierwotne czarne dziury – hipotetyczne pozostałości po Wielkim Wybuchu, które mogłyby wciąż krążyć po galaktyce, niepozornie wpływając na losy egzoplanet. Najnowsze badania teoretyczne sprawdzają, czy ich bliskie przeloty mogą zmieniać orbity planet, a nawet destabilizować całe układy gwiezdne.
Pierwotne czarne dziury (PBH, ang. Primordial Black Holes) to hipotetyczne obiekty, które – w przeciwieństwie do zwykłych czarnych dziur powstających z zapadających się gwiazd – miałyby powstać w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu. Uformowane z wyjątkowo gęstych obszarów materii subatomowej, mogłyby być rozsiane po całym Wszechświecie. Choć dotąd nie udało się ich zaobserwować, niektórzy naukowcy spekulują, że mogą one odpowiadać nawet za część ciemnej materii i wpływać na kształtowanie się największych galaktyk.
W najnowszym artykule opublikowanym na serwerze preprintów arXiv, Garett Brown z Xanadu Quantum Technologies wraz ze współpracownikami z Uniwersytetu Harvarda i Uniwersytetu Illinois przeanalizował wpływ przelotów PBH przez układy planetarne. Symulacje sugerują, że jeśli PBH przeleci wystarczająco blisko gwiazdy i jej planet, może dojść do krótkotrwałej, ale silnej interakcji grawitacyjnej.
Ponieważ PBH poruszają się z bardzo dużą prędkością, takie spotkania mają charakter „impulsywny” – ich wpływ jest nagły i silny, w przeciwieństwie do wolniejszych obiektów, które działają na orbity stopniowo. Przelot PBH może więc błyskawicznie zmienić orbitę planety, wydłużyć ją (zwiększając mimośród) lub nawet wytrącić planetę z układu.
Zespół naukowców przeprowadził 100 000 symulacji przelotu PBH przez układ złożony z gwiazdy podobnej do Słońca i planety o masie Jowisza. Uwzględniono różne masy i prędkości PBH oraz odległości od centrum galaktyki. Okazało się, że stopień zaburzeń orbity zależy od parametrów przelatującego obiektu – większa masa i mniejszy dystans to silniejsze efekty.
Choć w większości przypadków PBH po prostu przelatują przez układ, niekiedy mogą zostać w nim czasowo uwięzione lub przelecieć przez niego wielokrotnie. Badacze przyjęli konserwatywne założenie, że w naszej galaktyce może istnieć około trzech milionów takich czarnych dziur – zgodnie z danymi z mikrosoczewkowania i modelami ciemnej materii.
Obecnie nie dysponujemy technologią, która pozwoliłaby wykryć bezpośrednio przeszłe przeloty PBH przez układy planetarne. Choć znamy już ponad 5000 egzoplanet, obecna precyzja pomiarów nie pozwala na identyfikację anomalii orbitalnych wywołanych takimi zjawiskami. Co więcej, złożoność procesów formowania się planet oraz niepewność pomiarów dodatkowo utrudniają interpretację danych.
Mimo to badanie otwiera nowe możliwości: w przyszłości, gdy teleskopy pozwolą dokładniej analizować orbity egzoplanet, być może uda się wykryć ślady tych niewidzialnych intruzów. Byłby to kolejny krok w kierunku zrozumienia, jak ukryte i nieuchwytne zjawiska kształtują dynamikę kosmicznych układów.