Ένα μυστήριο αντικείμενο που ονομάστηκε «Φοίβη» ενδέχεται να είναι μια αρχέγονη μαύρη τρύπα από το πρώιμο σύμπαν, η οποία εντοπίστηκε μόνο επειδή μεγέθυνε στιγμιαία το φως ενός μακρινού άστρου.
Τη νύχτα της 18ης Δεκεμβρίου 2019, ένα άστρο στον δορυφορικό μας γαλαξία, το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, έγινε για λίγο πιο φωτεινό. Όχι με δραματικό ή εκρηκτικό τρόπο, αλλά με μια ομαλή, συμμετρική αύξηση και μείωση της φωτεινότητας που διήρκησε περίπου μία ώρα, σαν κάτι να είχε περάσει από μπροστά του και να είχε εκτρέψει το φως του προς το μέρος μας. Στη συνέχεια επέστρεψε στα φυσιολογικά και δεν παρατηρήθηκε ποτέ ξανά διακύμανση.
Αυτό το «κάτι» ονομάστηκε Φοίβη. Και η ανακάλυψη της πραγματικής του ταυτότητας αποδεικνύεται ένα από τα πιο ενδιαφέροντα αινίγματα της σύγχρονης αστρονομίας. Το φαινόμενο στην καρδιά της ιστορίας ονομάζεται βαρυτικός μικροεστιασμός (gravitational microlensing) και αποτελεί μία από τις πιο κομψές προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Όταν ένα συμπαγές αντικείμενο μεγάλης μάζας περνά ανάμεσα σε εμάς και ένα μακρινό άστρο, η βαρύτητά του λειτουργεί σαν φακός, μεγεθύνοντας στιγμιαία το φως του άστρου με έναν πολύ χαρακτηριστικό τρόπο. Το σχήμα της λαμπρότητας είναι ξεχωριστό και εντελώς διαφορετικό από οτιδήποτε παράγεται από έναν μεταβλητό αστέρα, μια έκλαμψη ή έναν αστεροειδή.
Όταν μια ομάδα αστρονόμων από το Πανεπιστήμιο Swinburne στη Μελβούρνη εντόπισε τη Φοίβη στα δεδομένα από την υψηλής συχνότητας επισκόπηση (high-cadence survey) του Μεγάλου Νέφους του Μαγγελάνου, δεν είχαν καμία αμφιβολία ότι έβλεπαν ένα πραγματικό γεγονός μικροεστιασμού. Το ερώτημα είναι: τι ακριβώς είναι η Φοίβη;
Η μάζα της Φοίβης και η υπόθεση της αρχέγονης μααύρης τρύπας
Υπάρχουν τρεις πιθανότητες. Η πρώτη είναι ένας ορφανός πλανήτης (free-floating planet), ένας κόσμος που αποβλήθηκε από το ηλιακό του σύστημα πριν από πολύ καιρό και τώρα περιπλανιέται μόνος του στον γαλαξία. Η δεύτερη είναι η ίδια περίπτωση, αλλά προερχόμενο από το ίδιο το Μέγα Νέφος του Μαγγελάνου παρά από τον δικό μας Γαλαξία, γεγονός που θα τον καθιστούσε τον πρώτο εξωγαλαξιακό πλανήτη μικροεστιασμού που έχει βρεθεί ποτέ. Η τρίτη επιλογή είναι πολύ πιο εξωτική: μια αρχέγονη μαύρη τρύπα, μια μικροσκοπική μαύρη τρύπα που δεν σχηματίστηκε από την κατάρρευση ενός άστρου, αλλά από διακυμάνσεις πυκνότητας τα πρώτα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), πριν υπάρξουν άστρα γενικότερα.
Η διάρκεια του φαινομένου αποτελεί το στοιχείο-κλειδί. Καθώς τα χρονικά περιθώρια του βαρυτικού μικροεστιασμού εξαρτώνται από τη μάζα του αντικειμένου που λειτουργεί ως φακός, όσο πιο ελαφρύ είναι το αντικείμενο, τόσο πιο γρήγορα διασχίζει την οπτική μας γωνία και τόσο μικρότερη είναι η διάρκεια της λαμπρότητας.
Με διάρκεια περίπου 60 λεπτών, η Φοίβη βρίσκεται ακριβώς στο όριο των δυνατοτήτων εντοπισμού των σημερινών αστρονομικών επισκοπήσεων. Υπολογίζοντας προς τα πίσω μέσω των νόμων της Φυσικής, η ομάδα προσδιόρισε τη μάζα της σε περίπου τρεις φορές τη μάζα της Σελήνης. Αυτό τη καθιστά πολύ μικρότερη από οποιονδήποτε πλανήτη και υπερβολικά μικρή για να αποτελεί αστρικό υπόλειμμα μαύρης τρύπας.
Οι αστρικές μαύρες τρύπες έχουν ελάχιστη μάζα περίπου πέντε φορές τη μάζα του Ήλιου. Η Φοίβη βρίσκεται τάξεις μεγέθους κάτω από αυτό το κατώτατο όριο. Το μόνο είδος μαύρης τρύπας τόσο μικρού μεγέθους είναι αυτό που σχηματίστηκε κατά την ίδια τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η υπόθεση της αρχέγονης μαύρης τρύπας
Η ομάδα υπολόγισε την πιθανότητα το αντικείμενο που προκάλεσε τον μικροεστιασμό να ανήκει σε κάθε πιθανό πληθυσμό: στα άστρα του Γαλαξία μας, στα άστρα του Μεγάλου Νέφους του Μαγγελάνου ή στο halo σκοτεινής ύλης που βρίσκεται ανάμεσα και γύρω από αυτά. Το halo της σκοτεινής ύλης υπερτερεί κατά έναν παράγοντα 100.000. Η Φοίβη είναι κατά πέντε τάξεις μεγέθους πιο πιθανό να είναι ένα αντικείμενο σκοτεινής ύλης παρά οποιαδήποτε δομή που σχετίζεται με τη συνήθη αστρική ύλη.
Αν αυτή η ερμηνεία ευσταθεί, η Φοίβη συγκαταλέγεται στα αρχαιότερα αντικείμενα που έχουν εντοπιστεί ποτέ, καθώς σχηματίστηκε πριν από τα πρώτα άστρα, πριν από τα πρώτα άτομα, μέσα στο βίαιο χάος του πρώιμου σύμπαντος. Κάτι που περιπλανιόταν σιωπηλά στο σκότος για 13 δισεκατομμύρια χρόνια έκανε αισθητή την παρουσία του για λίγο, εκτρέποντας το φως ενός μακρινού άστρου για μία μόλις ώρα, μια νύχτα του Δεκεμβρίου του 2019.
