Вблизи сверхмассивных черных дыр формируются гигантские планеты

Черные дыры — это не только страшные существа. Они открыли «скрытые мастерские» для создания гигантских планет: астрономы обнаружили «космические родильные дома» вблизи активных ядер галактик.Активное ядро галактики с массивной черной дырой и диском из космической пыли. Частицы этой пыли, при благоприятных условиях, могут образовывать гигантские планетарные тела.Источник: https://phys.org/

Сложившееся представление о черной дыре как о вселенском «пожирателе» материи оказалось недостаточным. Международная команда исследователей пришла к выводу, что активные сверхмассивные черные дыры (СМЧД) в центрах галактик могут создавать условия, способствующие образованию огромного количества гигантских планет. Результаты их работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Ученые проводили моделирование процессов в внешних зонах аккреционных дисков активных галактических ядер (англ. active galactic nuclei, AGN) — гигантских образованиях из газа и пыли, окружающих сверхмассивные черные дыры. Выяснилось, что в этих областях пыль может соединяться в плотные структуры, которые со временем становятся объектами планетарной массы.

Планеты-гиганты размерами почти со звезду

Согласно компьютерным расчетам, вокруг активных черных дыр могут формироваться не просто экзопланеты, а настоящие гиганты. Некоторые из них достигают массы в тысячи земных и состоят почти целиком из пыли. Более того, часть таких объектов со временем накапливает столько вещества, что их масса начинает приближаться к звёздным значениям.

Исследователи полагают, что они могут выявить принципиально новый механизм звездообразования. Если в традиционном понимании звезда формируется в результате гравитационного сжатия огромного газового облака, то здесь процесс происходит наоборот: сначала возникают небольшие «строительные блоки», которые постепенно увеличивают свою массу, а затем начинают термоядерные реакции.

На этом графике представлено распределение самых удаленных активных сверхмассивных черных дыр по массе и возрасту, известных на данный момент во Вселенной. Они были выявлены с помощью множества телескопов, как космических, так и наземных. Три отмеченные СМЧД были недавно обнаружены в ходе исследования Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), проведенного космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Самая удаленная черная дыра — CEERS 1019, существовавшая чуть более 570 миллионов лет после большого взрыва. СМЧД CEERS 746 была обнаружена через 1 миллиард лет после большого взрыва. На третьем месте находится CEERS 2782, существовавшая через 1,1 миллиарда лет после большого взрыва. Черные дыры из проекта New CEERS значительно меньше, чем многие другие СМЧД. Масса CEERS 1019 составляет всего 9 миллионов солнечных масс. CEERS 746 и CEERS 2782 чуть больше, их масса превышает массу Солнца в 10 миллионов раз. Все три объекта по массе сопоставимы с черной дырой в центре нашей галактики Млечный Путь, которая превышает массу Солнца всего в 4,6 миллиона раз.Источник: https://commons.wikimedia.org/

Образовавшиеся массивные звезды впоследствии способны коллапсировать в черные дыры. Эти черные дыры могут сливаться между собой, создавая так называемые черные дыры промежуточной массы, достигающие сотен и даже тысяч солнечных масс (но не более 50 тысяч солнечных масс — это нижняя граница для СМЧД).

Следы новых миров будут искать по «космической подсветке»

Ученые намерены проверить свою гипотезу с помощью эффекта микролинзирования. Если такие планеты действительно находятся внутри дисков активных галактических ядер, они должны кратковременно усиливать свет самого ядра, выступая в роли маленьких гравитационных линз. Исследователи уже рассчитали характерный узор подобных вспышек, который можно будет искать в данных наблюдений за AGN.

Особые надежды возлагаются на космический телескоп Nancy Grace Roman, который будет использовать микролинзирование для поиска новых планет и изучения далеких объектов Вселенной.