Dodano: 29 listopad 2019r.

Wokół czarnych dziur mogą powstawać planety?

W ciągu ostatnich 25 lat naukowcy odkryli planety w najbardziej osobliwych i ekstremalnych środowiskach. To zmusza do postawienia pytania: jakie warunki są zbyt ekstremalne dla formowania się planet? Nowe obliczenia japońskich badaczy sugerują, że nawet supermasywne czarne dziury mogą mieć odpowiednie warunki, by mogły wokół nich narodzić się planety.

Wokół czarnych dziur mogą powstawać planety?

 

Japońscy naukowcy z dwóch różnych dziedzin zaprzeczyli powszechnej koncepcji, która mówi o tym, że planety krążą wyłącznie wokół gwiazd. Według nich, tysiące planet może orbitować wokół supermasywnych czarnych dziur, uwięzionych w ich grawitacji, ale daleko poza bezpośrednim niebezpieczeństwem - w odległości kilkudziesięciu lat świetlnych.

- Przy odpowiednich warunkach planety mogą powstawać nawet w ekstremalnych środowiskach, na przykład wokół czarnej dziury - powiedział Keiichi Wada, profesor na Uniwersytecie Kagoshima w Japonii. Przedmiotem jego naukowych zainteresowań są aktywne jądra galaktyczne, niezwykle jasne obiekty „zasilane” przez czarne dziury.

Nowa klasa planet?

Korzystając z modeli formowania się planet, zespół astronomów pod kierunkiem profesora Wada po raz pierwszy pokazał teoretyczną nową klasę planet, które mogą bezpośrednio tworzyć się wokół czarnej dziury. Planety te nie podlegałyby takim samym ograniczeniom jak planety formujące się wokół gwiazd.

- Nasze obliczenia pokazują, że dziesiątki tysięcy planet o masie 10 razy większej od Ziemi mogłoby powstać w odległości około 10 lat świetlnych od czarnej dziury - powiedział Eiichiro Kokubo z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego w Japonii. - Wokół czarnych dziur mogą istnieć całe układy planetarne o zadziwiającej skali – dodał.

Japońscy naukowcy przeprowadzili symulację zakresu potencjalnych warunków wokół aktywnej supermasywnej czarnej dziury pod kątem możliwości powstawania w tym trudnym środowisku planet. Rezultaty badań ukazały się na łamach pisma „The Astrophysical Journal”.

Planety wokół czarnych dziur

Aktualnie obowiązujące koncepcje mówią, że planety powstają z zagęszczonego pyłu w dyskach protoplanetarnych wokół młodej gwiazdy. Siły elektrostatyczne powodują przyleganie do siebie cząstek pyłu, tworząc zalążek planety zwany planetozymalem. Następnie kolizje takich zalążków stopniowo gromadzą coraz więcej materii, aż obiekt stanie się wystarczająco masywny, by siły grawitacyjne mogły przejąć przechwytywanie dalszej materii. W efekcie – po kilku milionach lat – powstaje planeta.

Ale młode gwiazdy nie są jedynymi obiektami posiadającymi dyski pyłów. Supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk również otoczone są ogromnymi chmurami pyłów i gazów w kształcie dysku. Ich dyski zawierają znacznie więcej pyłu - nawet miliard razy więcej niż dysk protoplanetarny wokół młodej gwiazdy.

Naukowcy sądzą, że podobne mechanizmy formowania się planet zachodzą w zewnętrznych obszarach dysków wokół czarnych dziur. Być może dyski wokół czarnych dziur są bardziej wydajne w formowaniu planet niż dyski krążące wokół młodych gwiazd.

Jak uważają japońscy badacze, planety wokół czarnych dziur zaczynają formować się w chłodniejszych obszarach dysku, gdzie ziarna pyłu są pokryte lodem. Łączą się one w skupiska. Dysk pyłowy wokół czarnej dziury jest tak gęsty, że intensywne promieniowanie z obszaru centralnego jest blokowane i powstają obszary o niskiej temperaturze. Zewnętrzne obszary dysku mogłyby być chronione przed tym promieniowaniem przez sam pył.

Niestety, obecnie nie ma technologii, która mogłaby wykryć proponowane przez teoretyków planety wokół czarnych dziur. Niemniej jednak badania te mogą doprowadzić do zupełnie nowego pola badań i odkrywania obcych światów.

 

Źródło: National Astronomical Observatory of Japan, fot. Kagoshima University