Существуют ли планеты, вращающиеся вокруг сверхмассивных черных дыр
AstroNews.ru - 27 Ноября 2019 21:43:46
Возможно, величайшим открытием, пришедшим из «Золотого века общей теории относительности» (около 1960–1975 гг.), стало осознание того, что в центре нашей галактики существует сверхмассивная черная дыра (SMBH). Со временем ученые осознали, что подобные черные дыры ответственны за огромное количество энергии, исходящей от активных ядер галактик (АЯГ) далеких квазаров.
Учитывая их огромный размер, массу и энергетическую природу, ученые в течение некоторого времени узнали, что некоторые довольно удивительные вещи происходят за горизонтом событий SMBH. Но согласно недавнему исследованию, проведенному группой японских исследователей, вполне возможно, что SMBH действительно могут сформировать систему планет! Фактически, исследовательская группа пришла к выводу, что SMBH могут образовывать планетные системы, которые могли бы быть гораздо больше и величественней нашей Солнечной системы!
Исследование, которое описывает их результаты под названием «Формирование планеты вокруг сверхмассивных черных дыр в ядрах ActiveGalactic» было недавно опубликовано в Astrophysical Journal. Исследование было проведено профессорами Кейичи Вада и Юсуке Цукамото из Университета Кагосимы при содействии профессора Эйитиро Кокуба из Национальной Астрономической Обсерватории Японии (NAOJ).
Объединяя опыт из двух разных областей - активных ядер галактик и формирования планет - команда стремилась определить, может ли гравитационное притяжение SMBH образовывать планеты так же, как звезды. В соответствии с наиболее распространенной моделью (небулярная гипотеза) планеты формируются вокруг молодых звезд из уплощенной (протопланетарного) материи диска, которая постепенно накапливается.
Однако молодые звезды - не единственные объекты в нашей Вселенной, которые окружены дисками материи. Фактически, астрономы также наблюдали тяжелые диски из рыхлого материала в ядрах галактик, в которых преобладала гравитация центральной черной дыры. Исходя из этого, команда рассчитала вероятность формирования планет из этих дисков.
<"https://www.astronews.ru/foto/b/1202.jpg" width="90%">
Как объяснил профессор Кейичи, их результаты показали, что «при правильных условиях планеты могут образовываться даже в суровых условиях, например, вокруг черной дыры». Обычно процесс формирования планет начинается в низкотемпературных регионах протопланетного диска, где частицы пыли с ледяной мантией слипаются, образуя более крупные агрегаты.
Исследовательская группа применила ту же теорию формирования планет к дискам вокруг черных дыр и обнаружила, что планеты могут образоваться через несколько сотен миллионов лет. Согласно их исследованию, среда с высокой гравитацией, окружающая черную дыру, приведет к тому, что протопланетный диск станет невероятно плотным.
Это будет иметь эффект блокирования интенсивного излучения, исходящего из центральной области черной дыры, в результате чего формируются низкотемпературные области. Более того, их расчеты показали, что может сформироваться массивная система планет. Как объяснил Эйитиро (профессор NAOJ, изучающий формирование планет):
«Наши расчеты показывают, что десятки тысяч планет с массой, в 10 раз превышающей Земную, могли образоваться на расстоянии 10 световых лет от черной дыры. Вокруг черных дыр могут существовать планетарные системы удивительного масштаба ».
<"https://www.astronews.ru/foto/b/1203.jpg" width="90%">
Астрономы наблюдали, что некоторые SMBH окружены дисками, которые содержат более чем в миллиард раз больше массы, чем диски, наблюдаемые вокруг звезд. Это в сто тысяч раз превышает массу нашего Солнца. Это поднимает интересный вопрос: если планеты могут образовываться вокруг SMBH, могут ли звезды также образовываться там? Возможно, звезды со своими системами планет?
На что это будет похоже - вопрос, на который обратил внимание доктор физических наук Шон Рэймонд. В прошлом году он провел серию симуляций, которые показали процессы, происходящие внутри черных дыр и физику SMBH, чтобы создать гипотетическую систему, в которой 9 звезд и 550 обитаемых планет вращаются вокруг центральной черной дыры, называемой «Черная дыра Ultimate Solar System».
В настоящее время нет методов, которые могли бы использоваться для обнаружения планет вокруг черной дыры. Наиболее широко используемые методы - транзитная фотометрия и допплеровская спектроскопия - были бы практически бесполезны, поскольку черные дыры не излучают свет и их гравитационная сила, вероятно, слишком велика, чтобы их можно было компенсировать системой планет.
Тем не менее, команда ожидает, что это исследование и аналогичные исследования могут открыть новую область астрономии. И с недавним успехом телескопа горизонта событий (который захватил первое изображение горизонта событий в апреле этого года), вполне возможно, что мы находимся на пороге эпохи, когда астрономы могут наблюдать и изучать черные дыры напрямую.