Być może największym odkryciem dokonanym w „Złotym wieku ogólnej teorii względności” (ok. 1960–1975) było uświadomienie sobie, że supermasywna czarna dziura (SMBH) istnieje w centrum naszej galaktyki. Z czasem naukowcy zdali sobie sprawę, że podobnie ogromne czarne dziury były odpowiedzialne za ekstremalne ilości energii emanującej z aktywnych jąder galaktycznych (AGN) odległych kwazarów.
Biorąc pod uwagę ich rozmiar, masę i energiczną naturę, naukowcy od pewnego czasu wiedzą, że niektóre całkiem niesamowite rzeczy dzieją się poza horyzontem zdarzeń SMBH. Ale według ostatnich badań przeprowadzonych przez zespół japońskich naukowców, możliwe jest, że SMBH mogą faktycznie stworzyć system planet! W rzeczywistości zespół badawczy stwierdził, że SMBH mogą tworzyć układy planetarne, które zawstydziłyby nasz Układ Słoneczny!
Badanie, które opisuje ich odkrycia, zatytułowane „Formowanie planet wokół supermasywnych czarnych dziur w jądrach ActiveGalactic” zostało niedawno opublikowane w Astrophysical Journal. Badanie zostało przeprowadzone przez profesorów Keiichi Wadę i Yusuke Tsukamoto z Kagoshima University, z pomocą prof. Eiichiro Kokuba z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego w Japonii (NAOJ).
Łącząc wiedzę specjalistyczną z dwóch różnych dziedzin - aktywnych jąder galaktycznych i formowania się planet - zespół starał się ustalić, czy przyciąganie grawitacyjne SMBH może tworzyć planety w taki sam sposób jak gwiazdy. Zgodnie z najszerzej akceptowanym modelem (hipoteza mgławicowa) planety formują się wokół młodych gwiazd ze spłaszczonego (protoplanetarnego) dysku materiału, który stopniowo akumuluje się z czasem.
Jednak młode gwiazdy nie są jedynymi obiektami w naszym Wszechświecie, które otaczają je dyskami materiału. W rzeczywistości astronomowie zaobserwowali także ciężkie dyski luźnego materiału w jądrach galaktyk, w których dominowała grawitacja centralnej czarnej dziury. Na tej podstawie zespół obliczył prawdopodobieństwo powstania planet z tych dysków.
Jak wyjaśnił prof. Keiichi, ich wyniki pokazały, że „przy odpowiednich warunkach planety można formować nawet w trudnych warunkach, na przykład wokół czarnej dziury”. Zwykle proces formowania się planet rozpoczyna się w niskotemperaturowych obszarach dysku protoplanetarnego, gdzie ziarna pyłu z płaszczami lodu sklejają się, tworząc większe agregaty.
Zespół badawczy zastosował tę samą teorię formowania planet do dysków wokół czarnych dziur i stwierdził, że planety mogą po kilkuset milionach lat. Według ich badań środowisko grawitacyjne otaczające czarną dziurę spowoduje, że dysk protoplanetarny stanie się niesamowicie gęsty.
Spowoduje to zablokowanie intensywnego promieniowania pochodzącego z centralnego obszaru czarnej dziury, powodując tworzenie się obszarów o niskiej temperaturze. Co więcej, ich obliczenia wykazały, że może powstać ogromny system planet. Jak wyjaśnił profesor Eiichiro, profesor NAOJ, który bada powstawanie planet:
„Nasze obliczenia pokazują, że dziesiątki tysięcy planet o masie 10 razy większej od Ziemi mogłyby powstać około 10 lat świetlnych od czarnej dziury. Wokół czarnych dziur mogą istnieć układy planetarne o zadziwiającej skali. ”
Astronomowie zaobserwowali, że niektóre SMBH są otoczone przez dyski o masie przekraczającej miliard razy więcej masy niż dyski obserwowane wokół gwiazd. Działa to do stu tysięcy razy większej niż masa naszego Słońca. Rodzi to interesujący punkt… jeśli planety mogą formować się wokół SMBH, czy gwiazdy również mogą się formować? Być może gwiazdy mają własne układy planet?
To by wyglądało na pytanie, na które zadał fizyk dr Sean Raymond. W ubiegłym roku przeprowadził serię symulacji, które uwzględniły fizykę czarnych dziur w naszym Układzie Słonecznym i fizykę SMBH, aby stworzyć hipotetyczny układ, w którym 9 gwiazd i aż 550 zamieszkałych planet krążyły wokół centralnej czarnej dziury - zwanej „ The Black Hole Ultimate Solar System ”(wideo poniżej).
Obecnie nie ma technik, które można by wykorzystać do wykrywania planet wokół czarnej dziury. Najczęściej stosowane metody - fotometria tranzytowa i spektroskopia dopplerowska - byłyby efektywnie bezużyteczne, ponieważ czarne dziury nie emitują światła, a ich siła grawitacji jest prawdopodobnie zbyt duża, aby kiedykolwiek mogła zostać zrównoważona przez układ planet.
Zespół oczekuje jednak, że to badanie i podobne badania mogą otworzyć nowe pole astronomii. A dzięki niedawnemu sukcesowi teleskopu Event Horizon Telescope (który zarejestrował pierwszy obraz horyzontu zdarzeń w kwietniu tego roku), możliwe jest, że jesteśmy u progu epoki, w której astronomowie mogą bezpośrednio obserwować i badać czarne dziury.
