Мабуть, найбільшим відкриттям «Золотого віку загальної теорії відносності» (приблизно з 1960 по 1975 рік) було усвідомлення того, що в центрі нашої галактики існує надмасивна чорна діра (SMBH). Згодом вчені зрозуміли, що подібні масивні чорні діри були відповідальними за надзвичайну кількість енергії, що виходить від активних галактичних ядер (АЯГ) далеких квазарів.
Враховуючи їхній величезний розмір, масу та енергійну природу, вчені вже деякий час знали, що деякі досить приголомшливі речі відбуваються за межами горизонту подій SMBH. Але за словами а недавнє дослідження за даними команди японських дослідників, можливо, що SMBH насправді можуть утворювати систему планет! Насправді, дослідницька група прийшла до висновку, що SMBH можуть утворювати планетарні системи, які присоромлять нашу Сонячну систему!
Дослідження, яке описує їхні висновки, під назвою « Формування планет навколо надмасивних чорних дір в активних галактичних ядрах ” нещодавно опубліковано вАстрофізичний журнал. Дослідження проводили професори Кейічі Вада та Юсуке Цукамото з Університету Кагосіма за сприяння професора Еічіро Кокуба з Національна астрономічна обсерваторія Японії (NAOJ).
Враження художника про горизонт подій навколо надмасивної чорної діри. Авторство: ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse
Поєднуючи досвід у двох різних областях – активних ядрах галактик і формуванні планет – команда намагалася визначити, чи може гравітаційне притягання SMBH утворювати планети так само, як це роблять зірки. Відповідно до найбільш широко прийнятої моделі ( Небулярна гіпотеза ), планети утворюються навколо молодих зірок із сплощеного (протопланетного) диска матеріалу, який з часом поступово зрощується.
Однак молоді зірки – не єдині об’єкти в нашому Всесвіті, які мають диски матеріалу, що їх оточують. Насправді, астрономи також спостерігали важкі диски пухкого матеріалу в ядрах галактик, у яких домінувала гравітація центральної чорної діри. На основі цього команда розрахувала ймовірність утворення планет із цих дисків.
Як зазначив проф. Кейічі пояснив , їхні результати показали, що «[за] правильних умов планети можуть утворюватися навіть у суворих умовах, наприклад, навколо чорної діри». Як правило, процес формування планет починається в низькотемпературних областях протопланетного диска, де пилові зерна з крижаною мантією злипаються, утворюючи більші агрегати.
Дослідницька група застосувала цю саму теорію утворення планет до дисків навколо чорних дір і виявила, що планети можуть через кілька сотень мільйонів років. Згідно з їх дослідженням, середовище високої гравітації, яке оточує чорну діру, призведе до неймовірної щільності протопланетного диска.
Враження художника про немовля-зірку, все ще оточене протопланетним диском, у якому формуються планети. Авторство: ESO
Це матиме ефект блокування інтенсивного випромінювання, що надходить від центральної області чорної діри, що спричинить утворення низькотемпературних областей. Більш того, їхні розрахунки показали, що може утворитися масивна система планет. Професор Ейчіро, професор NAOJ, який вивчає формування планет, пояснив :
«Наші розрахунки показують, що десятки тисяч планет із масою в 10 разів більшою за Землю можуть утворитися приблизно за 10 світлових років від чорної діри. Навколо чорних дір можуть існувати планетарні системи дивовижного масштабу».
Астрономи помітили, що деякі SMBH оточені дисками, які мають масу в мільярд разів більше, ніж диски, які спостерігаються навколо зірок. Це в сто тисяч разів перевищує масу нашого Сонця. Це піднімає цікавий момент… якщо планети можуть утворюватися навколо SMBH, чи можуть утворюватися також зірки? Можливо, зірки зі своїми системами планет?
Як це виглядатиме – це питання, яке розглядав фізик Доктор Шон Реймонд . Минулого року він провів серію симуляцій, які включили фізику чорних дір у нашу Сонячна система і фізику SMBH, щоб створити гіпотетичну систему, де 9 зірок і цілих 550 придатних для життя планет обертаються навколо центральної чорної діри, яка називається « Чорна діра Остаточна Сонячна система ” (відео нижче).
Наразі не існує методів, які можна було б використовувати для виявлення планет навколо чорної діри. Найбільш поширені методи – Транзитна фотометрія і Доплерівська спектроскопія – було б фактично марним, оскільки чорні діри не випромінюють світло, а їх гравітаційна сила, ймовірно, буде занадто великою, щоб її коли-небудь компенсувати системою планет.
Однак команда очікує, що це дослідження та подібні дослідження можуть відкрити нову область астрономії. І з недавнім успіхом телескопа Event Horizon (який зняв перше зображення горизонту подій у квітні цього року), можливо, ми стоїмо на порозі епохи, коли астрономи зможуть безпосередньо спостерігати та вивчати чорні діри.
Подальше читання: CFCA , NAOJ , Астрофізичний журнал