Miliony planet mogą rodzić się przy supermasywnych czarnych dziurach. Zaskakująca hipoteza astronomów

Nowy model naukowy sugeruje, że w ekstremalnych warunkach wokół supermasywnych czarnych dziur mogą powstawać ogromne ilości planet. Zamiast destrukcyjnego chaosu, aktywne jądra galaktyk mogą okazać się jednym z najbardziej produktywnych środowisk planetotwórczych w całym Wszechświecie.

Czarna dziura jako miejsce narodzin planet

Kiedy myślimy o supermasywnej czarnej dziurze, zwykle wyobrażamy sobie obiekt niszczący wszystko wokół siebie. W rzeczywistości jednak jej otoczenie, zwłaszcza w tzw. aktywnym jądrze galaktyki (AGN), jest niezwykle złożone i dynamiczne.

W dziale Astronomia warto też zajrzeć do materiału James Webb rozwiązuje jedną z największych zagadek wczesnego Wszechświata. Tajemnicze „czerwone kropki” mogą być ukrytymi czarnymi dziurami Teleskop Jamesa Webba od kilku lat rejestruje niewyjaśnione,….

W centrum znajduje się czarna dziura o masie milionów lub miliardów Słońc. Wokół niej krąży ogromny dysk gazu i pyłu, który stopniowo opada do wnętrza. Ten proces uwalnia ogromne ilości energii, dzięki czemu całe jądro galaktyki może świecić jaśniej niż reszta jej gwiazd razem wzięta.

To właśnie ten dysk akrecyjny stał się przedmiotem nowego badania.

Czy w tak ekstremalnych warunkach mogą powstawać planety?

Zwykle planety powstają w spokojniejszych warunkach wokół młodych gwiazd. Tam pył stopniowo łączy się w coraz większe obiekty, aż tworzą się zalążki planet.

W przypadku aktywnych jąder galaktyk sytuacja wydaje się znacznie bardziej brutalna. Wysokie temperatury, silne promieniowanie i turbulencje powinny uniemożliwiać stabilny wzrost struktur.

A jednak symulacje pokazują coś innego.

Zespół badaczy przeanalizował zewnętrzne regiony dysków akrecyjnych, gdzie warunki są nieco łagodniejsze. Okazało się, że w tych obszarach może działać mechanizm znany jako niestabilność strumieniowa (streaming instability). Polega on na tym, że drobiny pyłu zaczynają się grupować w gęstsze struktury, które szybko rosną w większe obiekty.

Artystyczna wizja różnych elementów aktywnego jądra galaktyki (AGN). Ekstremalna jasność AGN pochodzi z akrecji materii na supermasywną czarną dziurę. Źródło: Aurore Simonnet, Sonoma State University / NASA

W efekcie zamiast pojedynczych ziaren powstają masywne skupiska materii zdolne do formowania planet.

Badanie zostało oparte na zaawansowanych symulacjach komputerowych, które po raz pierwszy zastosowano do modelowania formowania planet w kontekście dysków AGN. Kluczowym odkryciem jest to, że w takich warunkach niestabilność strumieniowa może zachodzić bardzo wydajnie, prowadząc do powstania olbrzymich planet.

Ile planet może powstać wokół czarnej dziury?

Według modelu opisanego w pracy naukowej, proces ten może być niezwykle wydajny. W odpowiednich warunkach w jednym aktywnym jądrze galaktyki może powstać nawet miliony planet.

Z tego samego działu (Astronomia) polecamy lekturę Czy obce sondy mogą kryć się w Układzie Słonecznym? Nowa analiza NASA Pięć ludzkich sond opuściło już Układ Słoneczny. Ale czy podobne….

Nie byłyby to jednak światy podobne do Ziemi. Większość z nich miałaby masę zbliżoną do Jowisza, a ich powierzchnie byłyby skrajnie gorące ze względu na intensywne promieniowanie. Autorzy opisują je jako obiekty przypominające kuliste światy lawy. Co więcej, ze względu na ogromną ilość pyłu i gazu w dyskach AGN, planety te mogą rosnąć znacznie szybciej niż w typowych dyskach protoplanetarnych wokół gwiazd, a ich masa może przekraczać masę Jowisza.

Dlaczego te planety nie zostają przy czarnej dziurze?

Proces ich życia nie kończy się w miejscu narodzin. Symulacje pokazują, że takie obiekty nie są stabilnie związane z dyskiem.

Zamiast tego stopniowo migrują na zewnątrz. W miarę oddalania się od centrum galaktyki tracą kontakt z najbardziej energetycznymi regionami dysku i mogą przemieszczać się w przestrzeń międzygwiazdową.

Oznacza to, że część z nich może stać się samotnymi planetami krążącymi po galaktyce bez gwiazdy macierzystej.

Co sprawia, że to odkrycie jest tak ważne?

Najważniejszym elementem tej pracy nie jest samo odkrycie planet, lecz zmiana sposobu myślenia o miejscach ich powstawania.

Do tej pory uznawano, że planety powstają głównie wokół gwiazd. Ten model sugeruje, że podobne procesy mogą zachodzić również w zupełnie innych środowiskach, w tym w pobliżu supermasywnych czarnych dziur.

To oznacza, że Wszechświat może być znacznie bardziej produktywny planetarnie, niż wcześniej zakładano.

Jak można by je wykryć?

Bezpośrednia obserwacja takich planet byłaby niezwykle trudna. Naukowcy wskazują jednak jedną potencjalną metodę: soczewkowanie grawitacyjne.

Jeśli ten wątek Cię wciąga, sprawdź też Szkielet wszechświata. JWST tworzy najbardziej szczegółową mapę kosmicznej sieci w historii Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba stworzył najbardziej szczegółową mapę….

Jeśli między nami a odległym obiektem znajdzie się taka planeta, może ona zakrzywiać światło i powodować charakterystyczne zmiany w obserwowanym obrazie tła kosmicznego. W teorii pozwoliłoby to wykryć ich obecność, nawet jeśli same pozostają niewidoczne.

Nowe teleskopy, takie jak Nancy Grace Roman Space Telescope (którego start planowany jest na 2026 rok), będą miały szansę wykryć te subtelne zmiany jasności, co może dostarczyć pierwszych pośrednich dowodów na istnienie planet urodzonych w sercach galaktyk.