На протяжении десятилетий астрономы считали, что планеты формируются преимущественно вокруг звёзд. Именно такая картина наблюдается в нашей Солнечной системе и в большинстве известных экзопланетных систем. Однако новое исследование предлагает гораздо более необычный сценарий. Оказывается, миллионы планет могут возникать в окрестностях активных сверхмассивных чёрных дыр — объектов, которые традиционно считались одними из самых враждебных мест во Вселенной.
Этот вывод удивил даже самих исследователей. Компьютерное моделирование показало, что в определённых условиях вокруг активных галактических ядер могут формироваться огромные популяции планет, причём некоторые из них по массе способны соперничать с Юпитером. Открытие заставляет пересмотреть существующие представления о том, где именно могут рождаться планетные системы и насколько разнообразны механизмы формирования миров в космосе.
Что такое активная сверхмассивная чёрная дыра
Практически в центре каждой крупной галактики находится сверхмассивная чёрная дыра. Масса таких объектов может в миллионы и даже миллиарды раз превышать массу Солнца.
Однако далеко не все они одинаково активны. В некоторых случаях чёрная дыра начинает интенсивно поглощать окружающее вещество. Газ и пыль закручиваются вокруг неё в гигантский аккреционный диск, разогреваются до огромных температур и начинают испускать колоссальное количество энергии.
Такие объекты называют активными галактическими ядрами. Иногда их светимость настолько велика, что они затмевают всё звёздное население своей галактики.
На первый взгляд подобная среда кажется абсолютно непригодной для формирования планет. Здесь присутствуют мощное излучение, сильная гравитация и непрерывные потоки вещества. Тем не менее именно в таких экстремальных условиях учёные обнаружили потенциальную возможность рождения новых миров.
Неожиданная идея
Классическая теория формирования планет основана на наблюдениях молодых звёзд.
Когда рождается звезда, вокруг неё остаётся диск газа и пыли. Со временем пылевые частицы сталкиваются, объединяются в более крупные структуры и постепенно формируют планетезимали — строительные блоки будущих планет.
Исследователи решили проверить, может ли аналогичный процесс происходить в гораздо более крупных масштабах внутри аккреционных дисков активных галактических ядер.
Результаты оказались неожиданными.
Компьютерные модели показали, что внешние области таких дисков могут быть значительно холоднее и спокойнее, чем предполагалось ранее. Именно там создаются условия, позволяющие пыли концентрироваться и образовывать плотные структуры, из которых впоследствии могут возникать планеты.
Как рождаются планеты возле чёрной дыры
Ключевую роль играет процесс, известный как потоковая нестабильность.
В газопылевом диске мелкие частицы постепенно собираются в плотные нити и скопления. Когда концентрация становится достаточно высокой, гравитация начинает стягивать вещество в более крупные объекты.
Этот механизм давно считается одним из важнейших этапов формирования планет вокруг обычных звёзд.
Моделирование показало, что в аккреционных дисках сверхмассивных чёрных дыр он может работать не менее эффективно. Более того, благодаря огромному количеству доступного материала масштабы планетообразования способны оказаться значительно больше привычных звёздных систем.
По расчётам исследователей, в одном активном галактическом ядре могут одновременно формироваться миллионы планетных объектов.
Настоящие планетные фабрики
Наиболее впечатляющим результатом исследования стала оценка возможного количества новых миров.
Учёные пришли к выводу, что внешние области аккреционных дисков могут функционировать как гигантские планетные фабрики. В течение миллионов лет там способны возникать огромные популяции массивных планет.
Некоторые из них по своим характеристикам могут напоминать газовые гиганты вроде Юпитера.
При этом речь идёт не о единичных объектах. Модели указывают на возможность формирования миллионов подобных тел вокруг одной активной сверхмассивной чёрной дыры.
Если такие процессы действительно распространены во Вселенной, общее количество планет может оказаться значительно выше нынешних оценок.
Где именно находятся такие миры
Важно понимать, что планеты не формируются вплотную к горизонту событий чёрной дыры.
Ближайшие области аккреционного диска слишком горячие и нестабильные. Там вещество движется с огромными скоростями и подвергается воздействию интенсивного излучения.
Однако на больших расстояниях ситуация меняется.
Во внешних регионах диска температура существенно снижается, а условия становятся более благоприятными для накопления пыли и последующего формирования крупных объектов.
Именно эти удалённые области исследователи рассматривают как наиболее вероятные места рождения экзопланет.
Насколько устойчивы такие планеты
Одним из главных вопросов стала долговременная судьба подобных миров.
Расчёты показывают, что многие из них могут оставаться стабильными на протяжении длительного времени. Некоторые планеты способны постепенно мигрировать через диск, меняя свои орбиты.
В отдельных случаях они могут даже покинуть первоначальные области формирования и оказаться на значительно большем расстоянии от галактического центра.
Таким образом, речь идёт не о кратковременных структурах, а о потенциально долговечных планетных объектах.
Можно ли жить возле активной чёрной дыры
Сам факт существования планет ещё не означает их пригодность для жизни.
Активные галактические ядра являются мощными источниками рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Исследования показывают, что деятельность сверхмассивных чёрных дыр может негативно влиять на атмосферы планет и даже делать обширные области галактик менее пригодными для развития жизни.
Поэтому большинство миров, возникающих возле активных чёрных дыр, вероятно, будут крайне негостеприимными.
Тем не менее вопрос остаётся открытым. Многое зависит от расстояния до центра галактики, характеристик атмосферы и продолжительности активной фазы самой чёрной дыры.
Как обнаружить такие планеты
Найти подобные объекты будет чрезвычайно сложно.
На огромных расстояниях свет активного галактического ядра затмевает практически всё вокруг. Это серьёзно осложняет прямые наблюдения.
Одним из перспективных методов может стать гравитационное микролинзирование. Этот эффект возникает, когда массивный объект своим гравитационным полем искривляет свет более далёких источников.
Если возле активного галактического ядра действительно существует большое количество планет, их присутствие может проявляться через подобные эффекты.
Однако для практического обнаружения таких миров потребуются новые поколения телескопов и более чувствительные методы наблюдений.
Новое понимание планетообразования
Открытие имеет значение далеко за пределами одной конкретной гипотезы.
На протяжении многих лет астрономы искали универсальные механизмы формирования планет. Постепенно становится ясно, что Вселенная гораздо изобретательнее, чем предполагалось.
Планеты обнаруживаются возле двойных звёзд, вокруг красных карликов, у белых карликов и даже в чрезвычайно необычных системах с несколькими звёздами.
Теперь список потенциальных мест рождения новых миров может пополниться ещё одной категорией — аккреционными дисками сверхмассивных чёрных дыр.
Вселенная может содержать гораздо больше планет, чем считалось
Новая работа показывает, что планетообразование может происходить в средах, которые ещё недавно казались совершенно неподходящими для возникновения планет. Если выводы исследователей подтвердятся наблюдениями, активные галактические ядра окажутся одними из самых масштабных центров рождения планет во Вселенной.
Особенно поразительно то, что процесс может происходить возле объектов, традиционно ассоциирующихся исключительно с разрушением и поглощением вещества. Вместо этого сверхмассивные чёрные дыры могут косвенно участвовать в создании новых миров.
Такое открытие напоминает, что современная астрономия всё ещё находится в начале пути понимания того, насколько разнообразны процессы формирования планет. Возможно, значительная часть миров во Вселенной появилась не рядом со спокойными звёздами, а в тени гигантских чёрных дыр, скрытых в сердцах далёких галактик.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
