Warunki sprzyjające powstawaniu planet w otoczeniu czarnych dziur
Supermasywne czarne dziury należą do największych obiektów tego typu we Wszechświecie. Znajdują się w centrach większości dużych galaktyk. W okresach aktywności przyciągają otaczający je gaz i pył, a obiekty zbliżające się do nich na niewielką odległość mogą zostać zniszczone. Badanie opublikowane w serwisie arXiv, prowadzone przez Barry’ego McKernana z City University of New York, wskazuje jednak, że w ich sąsiedztwie mogą również rodzić się miliony planet.
Formowanie się planet jest skomplikowanym procesem, który najprawdopodobniej przebiega w dyskach gazu i pyłu otaczających młode gwiazdy. Podobne struktury, lecz znacznie większe, występują także wokół supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach aktywnych galaktyk. Obszary te określa się mianem aktywnych jąder galaktycznych (AGN).
Na obrzeżach dysków otaczających czarne dziury znajdują się struktury nazywane torusami. Panujące w nich temperatury i warunki przypominają te, które występują w dyskach materii związanych z narodzinami planet wokół gwiazd. Dzięki temu pył może utrzymywać się tam wystarczająco długo, aby jego cząstki zaczęły się łączyć, prowadząc do powstawania nowych światów.
Model komputerowy pozwolił zbadać otoczenie czarnych dziur
Aby ustalić, czy w takich warunkach rzeczywiście mogą powstawać planety, naukowcy wykorzystali informacje o temperaturze i składzie gazów w zewnętrznym torusie. Wprowadzili je do komputerowego modelu dysku wokół czarnej dziury, uwzględniającego silne pole magnetyczne.
Następnie obliczyli najważniejsze parametry związane z formowaniem się planet, w tym szybkość łączenia się cząstek pyłu oraz rozmiary powstałych obiektów. Zbadali również, ile dodatkowego gazu i pyłu młode planety mogłyby gromadzić przez miliony lat. Pozwoliło im to oszacować ich możliwą masę końcową.
Wyniki modelowania wskazują, że planety mogą tworzyć się również w ekstremalnym środowisku otaczającym supermasywne czarne dziury. Według badaczy liczba takich obiektów może być bardzo duża.
„Nasze przybliżone obliczenia sugerują, że pyłowe torusy wokół AGN mogą być siedliskiem największych populacji planet we Wszechświecie” – napisali naukowcy.
Planety w pobliżu czarnych dziur mogą osiągać ogromne rozmiary
Przeprowadzone obliczenia sugerują, że obiekty powstające w tych warunkach mogą zwiększać swoje rozmiary znacznie szybciej niż planety tworzące się wokół zwykłych gwiazd. Silne oddziaływania grawitacyjne oraz duża gęstość materii w aktywnych jądrach galaktycznych mogą umożliwiać młodym planetom szybkie przyrosty masy. W rezultacie niektóre z nich mogłyby stać się znacznie większe od Ziemi, a nawet przekroczyć rozmiar Jowisza.
Część tych obiektów mogłaby w toku dalszego wzrostu zgromadzić tak dużo gazu i pyłu, że przekształciłaby się w nowe gwiazdy.
Badacze dopuszczają również możliwość powstawania nietypowych, masywnych obiektów, których głównym składnikiem byłby pył. Takie ciała różniłyby się od obiektów spotykanych w układach planetarnych wokół zwykłych gwiazd. Przedstawione wyniki wymagają jednak potwierdzenia za pomocą obserwacji astronomicznych.
Mariusz Drzewiecki
