Čierna diera v srdci Mliečnej cesty by mohla byť hostiteľka planét

Je ľahké predstaviť si čierne diery ako nenásytné deštrukčné objekty, ktoré ničia všetko v ich bezprostrednom okolí. Ale nie je to vždy tak. Prostredie okolo aktívnych supermasívnych čiernych dier je zložité a minulý rok astronómovia ukázali, že okolo každej supermasívnej čiernej diery je bezpečná zóna, v ktorej by mohli obiehať tisíce planét.

Tím vedený Keiichim Wadom z univerzity Kagoshima v Japonsku teraz zistil, ako by sa tieto plánety mohli tvoriť zo zŕn prachu víriaceho okolo čiernej diery. „Skúmame procesy zrážania prachu a fyzikálne podmienky formovania takýchto plánet,“ napísali v práci na portáli vedeckých preprintov arXiv„Naše výsledky naznačujú, že planéty by sa mohli tvoriť okolo jadier galaxií s relatívne nízkou svietivosťou počas ich života.“

Vieme, že hviezdy môžu byť na obežnej dráhe okolo supermasívnych čiernych dier - astronómovia už desaťročia pozorujú zložitý tanec hviezd okolo Sagittarius A*, supermasívnej čiernej diery v srdci Mliečnej cesty. Tiež sa predpokladalo, že exoplanéty, ktoré obiehajú tieto hviezdy, môžu byť aj v zajatí čiernych dier.

Tvorba planét

Tím Wada však navrhuje novú triedu exoplanét, ktoré sa tvoria priamo okolo aktívnych supermasívnych čiernych dier v srdciach galaxií. Takáto aktívna čierna diera je obklopená narastajúcim diskom, obrovským prúdom prachu a plynu, ktorý sa krúti okolo. Je to veľmi podobné tomu, ako sa planéty tvoria okolo hviezd.

Zhluk v oblaku plynu prebehne gravitačnou kontrakciou, točí sa - to je protohviezda. Keď sa točí, materiál z okolitého oblaku tvorí disk, ktorý sa do neho pridáva, zatiaľ čo trochu ďalej od hviezdy, kde materiál obieha stabilnejšie, sa môžu tvoriť planéty.

Pri procese formovania planét sa zrná prachu, ktoré tvoria disk, začnú kvôli elektrostatickým silám držať spolu. Tieto väčšie kúsky sa potom začnú zrážať, postupne sa hromadí viac a viac zŕn, až kým nebude objekt dostatočne veľký na to, aby prevzal gravitačné sily. Ak nič tento proces nenaruší, o niekoľko miliónov rokov vznikne planéta.

Vo svojej správe minulý rok Wada a jeho tím zistili, že v dostatočných vzdialenostiach od čiernej diery môže byť formovanie planét ešte účinnejšie ako okolo hviezd, pretože obežná rýchlosť akréčného disku je dostatočne rýchla, aby zabránila úniku objektov z obežnej dráhy a unáša ich smerom k čiernej diere.

Zmena na hnedého trpaslíka

Okolo supermasívnej čiernej diery po dosiahnutí 1 milióna hmôt Slnka, by sa za 70 až 80 miliónov rokov mohli vytvoriť planéty. Čím ďalej sú od čiernej diery, tým viac rastú. Podľa nových výpočtov tímu by asi 13 svetelných rokov od čiernej diery mohli byť planéty od 20 až 3 000 hmotami Zeme.

V prípade čiernej diery s 10 miliónmi slnečných hmôt sa táto hmota môže ľahko zmeniť na hnedých trpaslíkov: telesá, ktoré sú medzi plynovými gigantmi a hviezdami, fúzujú deutérium vo svojich jadrách, ale nie sú dosť masívne na fúziu vodíka.

Tieto objekty samozrejme nedokážeme zistiť, čo znamená, že zatiaľ musia zostať čisto hypotetické. Pripojili sa však k rastúcej zbierke ďalších hypotetických kozmických objektov, medzi ktoré patria mesiace mesiacov a mesiace veľkých exoplanét, ktoré sú vyhodené z obežnej dráhy planéty na obežnú dráhu hviezdy.

Vedci poznamenávajú, že tieto planéty otvárajú zaujímavé cesty na skúmanie extrémneho priestoru okolo supermasívnych čiernych dier. „Naše výsledky naznačujú, že sa môžu vytvárať okolo galaktických jadier s relatívne nízkou svietivosťou počas ich života, čo je 100 miliónov rokov,“ napísali vo svojej práci.

„Plynný obal planéty by mala byť zanedbateľne malý v porovnaní s hmotnosťou planéty. Preto je systém týchto planét mimoriadne odlišný od štandardných planét typu Zeme v systémoch exoplanét. Dynamická stabilita takéhoto systému okolo supermasívnej čiernej diery môže byť zaujímavým predmetom budúcich štúdií.“