Бланеты – новый класс планет, которые могут образовываться вокруг черных дыр

Облака пыли вокруг сверхмассивных черных дыр – идеальная питательная среда для экзотических планет нового типа.

Сверхмассивные черные дыры – одни из самых захватывающих и загадочных объектов во Вселенной. Это гигантские массивные тела, которые находятся в центре большинства галактик, а возможно, и во всех галактик. В самом деле, они могут быть семенами, из которых вырастают все галактики.

Сверхмассивные черные дыры как минимум в сто тысяч раз больше массы нашего Солнца. Часто они окружены толстыми облаками газа, излучающими огромное количество энергии. Когда это происходит, их называют активными ядрами галактик. Изучение свойств этих облаков и их любопытных центральных обитателей – постоянное занятие для астрофизиков.

Теперь исследователям нужно рассмотреть новое явление – идею о том, что планеты могут образовываться в массивных облаках пыли и газа вокруг сверхмассивных черных дыр. В прошлом году Кейчи Вада из Университета Кагосима в Японии и пара его коллег показали, что при определенных условиях в этих облаках должны формироваться планеты. 

Протопланетный диск

Общепризнанная теория образования планет заключается в том, что это происходит в протопланетном диске газа и пыли вокруг молодых звезд. Когда частицы пыли сталкиваются, они слипаются, образуя более крупные сгустки, которые поднимают больше пыли, когда они вращаются вокруг звезды. В конце концов, эти сгустки вырастают достаточно большими, чтобы стать планетами.

По теме: Изображения показывают формирование планет

Вада и его коллеги говорят, что аналогичный процесс должен происходить вокруг сверхмассивных черных дыр. Они окружены огромными облаками пыли и газа, которые имеют некоторое сходство с протопланетными дисками вокруг молодых звезд. Когда облако вращается вокруг черной дыры, частицы пыли должны сталкиваться и слипаться, образуя более крупные сгустки, которые в конечном итоге становятся бланетами.

Масштаб этого процесса огромен по сравнению с обычным образованием планет из-за того, что сверхмассивные черные дыры огромны. Но частицы льда могут образовываться только там, где достаточно прохладно, чтобы летучие соединения могли конденсироваться.

Это примерно в 100 триллионах километров от самой черной дыры на орбите, для прохождения которой требуется около миллиона лет. Дней рождения на бланетах немного…

Затем команда рассмотрела, насколько большими могут вырасти эти тела. Важным ограничением является относительная скорость пылевых частиц в облаке. Медленно движущиеся частицы могут сталкиваться и слипаться, но быстро движущиеся частицы будут постоянно разрушаться при высокоскоростных столкновениях. Вада и его коллеги подсчитали, что эта критическая скорость должна быть меньше 80 метров в секунду.

В то же время частота столкновений должна быть достаточно высокой, чтобы бланеты могли образоваться в течение времени жизни активных ядер галактик, которое, как считается, составляет около ста миллионов лет. Это оставляет лишь небольшой параметр пространства, в котором могут формироваться бланеты, если только нет другого фактора, который способствует формированию бланет.

В центре внимания текущей работы команды именно такой фактор: воздействие радиации на пылевое облако. Излучение активного ядра галактики будет иметь тенденцию отгонять частицы пыли от черной дыры, создавая постоянный «ветер» свежего материала для образования бланет.

Активное галактическое ядро

По словам Вада и его коллег, это имеет большое значение. В этих условиях бланеты растут быстрее и могут достигать размеров, в 3000 раз превышающих массу Земли. Без этого пыльного ветра масса бланетов не более чем в шесть раз превышает массу Земли. 

«Наши результаты показывают, что бланеты могли образовываться вокруг активных ядер галактик с относительно низкой светимостью в течение их жизни», – говорит Вада и его коллеги.

На что будут похожи эти тела, вопрос открытый. Вада и компания утверждают, что они не могут быть газовыми гигантами, такими как Юпитер или Нептун. 

«Газовая оболочка бланет должна быть пренебрежимо мала по сравнению с массой бланет», – говорят ученые. «Бланеты необычайно отличаются от стандартных планет земного типа»

На данный момент работа носит чисто теоретический характер, и перспектива наблюдения бланет не кажется высокой. Ближайшее активное ядро ​​галактики, Центавр A, находится в 11 миллионах световых лет от Земли, что выходит за рамки текущих поисков экзопланет, которые простираются всего на несколько тысяч световых лет.

Но если бланеты действительно существуют, могут ли они поддерживать жизнь? Именно этот вопрос возник после выхода на экраны фильма «Интерстеллар», в котором фигурировала потенциально обитаемая планета, вращающаяся вокруг черной дыры. Ответ: вероятно, нет, хотя для астрономов это не причина прекращать поиски. 

Читайте также: 21 факт о галактиках