Активные сверхмассивные чёрные дыры могут создавать гигантские планеты
Астрономы предложили новый механизм формирования массивных планет в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр. Согласно компьютерному моделированию, в плотных пылевых дисках вокруг активных галактических ядер могут формироваться объекты массой в сотни и тысячи раз больше Земли, а некоторые из них потенциально способны вырасти настолько, что превратятся в звёзды.
Исследование провела команда Владимира Лиры из Университета штата Нью-Мексико. Учёные изучили внешние области аккреционных дисков, окружающих сверхмассивные чёрные дыры. По своим свойствам эти области могут напоминать протопланетные диски вокруг молодых звёзд.
Моделирование показало, что пыль в таких дисках способна объединяться в крупные плотные образования. Они могут перемещаться по диску, сталкиваться друг с другом и постепенно накапливать вещество. В результате за несколько миллионов лет формируются объекты планетарной массы.
Исследователей особенно удивили возможные размеры этих объектов. По расчётам, некоторые из них могут достигать массы, сравнимой с массой Солнца. При такой массе объект уже способен запустить ядерный синтез и превратиться в звезду.
Авторы называют предложенный механизм «каналом активного галактического ядра». В отличие от обычного звездообразования, при котором большая газовая структура сначала сжимается под действием собственной гравитации, здесь процесс идёт снизу вверх: сначала формируются небольшие твёрдые образования, затем они поглощают газ и увеличиваются до планетарных или даже звёздных размеров.
Исследователи считают, что этот процесс может иметь значение и для формирования массивных чёрных дыр. Крупные звёзды, возникшие таким способом, способны завершить жизнь коллапсом и превратиться в чёрные дыры. Несколько таких объектов могут затем объединиться, образовав чёрную дыру массой в сотни масс Солнца.
Если подобные чёрные дыры начнут сближаться с центром галактики и сталкиваться, возникающие при этом гравитационные волны потенциально сможет обнаружить будущий космический детектор LISA. Европейское космическое агентство планирует запустить эту обсерваторию в середине 2030-х годов. Она будет состоять из трёх космических аппаратов, расположенных в форме равностороннего треугольника и соединённых лазерными измерительными лучами.
Проверить гипотезу можно также с помощью гравитационного микролинзирования. Когда планета или другой массивный объект проходит перед ярким активным галактическим ядром относительно наблюдателя, его гравитация может временно усилить свет источника. Возникающая при этом характерная кривая блеска может стать наблюдаемым признаком существования таких объектов.
Дополнительные возможности появятся после запуска космического телескопа Nancy Grace Roman. Его поле зрения будет в 100–200 раз шире поля зрения «Хаббла», что позволит одновременно наблюдать большие участки неба и искать подобные изменения яркости.
Следующим этапом команда планирует провести более сложное компьютерное моделирование, включив в него магнитные поля, турбулентность, движение газа и взаимодействие с чёрной дырой. Это должно позволить точнее определить условия, при которых в дисках активных галактических ядер могут возникать планеты и звёзды.
Исследование в журнале The Astrophysical Journal.