Астрофизики теоретически обосновали возможность образования планет вокруг сверхмассивных черных дыр в центрах активных ядер галактик с низкой светимостью. Из-за специфических условий в окрестностях таких объектов ученые допускают появление тысяч планет с массами в десять земных, пишут они в препринте на arXiv.
Стандартная теория планетообразования утверждает, что планеты возникают в результате постепенного слипания, а затем притяжения частиц пыли в протопланетном диске вокруг звезд. Именно поэтому обычно считается, что формирование планет — это сопутствующий жизнедеятельности звезд процесс. Теоретически, однако, ничто не мешает пыли вращаться на орбите у, например, черной дыры, и ученые уже рассматривали возможность существования планет, в том числе обитаемых, на орбитах у черных звездных масс.
В работе японских астрофизиков под руководством Кейити Вада (Keiichi Wada) из Университета Кагосима впервые теоретически изучается возможность образования планет у сверхмассивных черных дыр: такие объекты находятся в центрах галактик и по массе превышают Солнце в миллионы или даже миллиарды раз.
Авторы предположили наличие газопылевого диска на широкой орбите у черной дыры, что вполне реалистично, так как существование геометрически и оптически толстого тора следует из свойств галактик с активными ядрами. В изученной теоретической модели планеты формируются на большом удалении (порядка 1-100 парсек) от черной дыры. На таких расстояниях релятивистских эффектов гравитации черной дыры фактически не проявляется, поэтому теоретически образование планет идет по похожему на околозвездный сценарию.
Однако существуют и отличия. Во-первых, из-за колоссальных размеров такой системы возможно одновременное существование тысяч обращающихся вокруг черной дыры планет. Во-вторых, существует внутренний радиус протопланетного диска, на котором все вещество испаряется под действием интенсивного излучения от аккреционного диска непосредственно рядом с черной дырой. В-третьих, массовая доля пыли вокруг черной дыры может быть на порядок больше, чем у звезды. Наконец, в-четвертых, на ранних этапах формирования планет относительные скорости частиц в диске у черной дыры будут гораздо меньше, из-за чего рост зародышей каменных тел будет идти быстрее.
С низкими относительными скоростями также связано отсутствие «барьера радиального дрейфа», который иногда также называют «метровым барьером». Этот эффект заключается в газовом увлечении начинающих формироваться в диске тел, что в итоге приводит к их падению на звезду. В случае черной дыры этот эффект фактически отсутствует, что благоприятствует росту крупных планет.
Ученые также оценивают потенциал обнаружения таких тел, но приходят к выводу, что это будет чрезвычайно сложно. Единственными возможными путями они называют поиск спектральных следов переменной прозрачности диска в миллиметровой области спектра, а также наблюдения при помощи гипотетического космического интерферометра жесткого рентгеновского диапазона.
По информации https://nplus1.ru/news/2019/09/20/supermassive-black-hole-planet
Обозрение "Terra & Comp".
