Сверхмассивные черные дыры могут порождать миры тяжелее Юпитера

В центре каждой крупной галактики скрываются сверхмассивные черные дыры, которые долгое время считались безжалостными разрушителями, неумолимо поглощающими все вокруг. Однако международная команда астрономов предложила новую теорию, которая меняет это представление. Исследователи обнаружили, что в пылевых дисках, окружающих эти гигантские черные дыры, могут рождаться объекты, масса которых намного превышает массу Земли.  

Вопреки образу космического пылесоса, сверхмассивная черная дыра окружена огромным аккреционным диском из газа и пыли, который по своим физическим условиям удивительно напоминает протопланетные диски вокруг молодых звезд, где, как известно, формируются планеты. Исследователи выдвинули смелую гипотезу: во внешних, более холодных областях этого диска, где температура позволяет существовать пыли, запускаются те же процессы, что и в обычных звездных колыбелях. Частицы пыли сталкиваются, слипаются, а затем под действием гравитации собираются в более крупные тела, которые ученые назвали «зародышами планет». Эти объекты ведут себя как их меньшие собратья в Солнечной системе: они мигрируют по орбите, сталкиваются друг с другом и постепенно наращивают свою массу, вырастая до поистине чудовищных размеров.

Ключевым открытием, которое удивило исследователей, стали масштабы этого процесса. Проведенные компьютерные моделирования показали, что в диске активного галактического ядра могут формироваться не просто планеты, а объекты, масса которых варьируется от массы Земли до массы, превышающей массу Юпитера в сотни и даже тысячи раз. Некоторые из этих сгустков достигают массы, сравнимой с массой нашего Солнца.

Самым удивительным стало то, что этот механизм является противоположностью традиционному звездообразованию. Обычно звезда рождается сверху вниз: из гигантского газового облака, которое коллапсирует под собственной тяжестью. Здесь же процесс идет снизу вверх. Сначала из пыли формируются небольшие твердые «кирпичики» — планетезимали. Затем они, словно снежный ком, притягивают к себе окружающий газ, наращивая массу до тех пор, пока в их недрах не запускаются термоядерные реакции. Таким образом, ученые впервые описали новый, ранее неизвестный канал образования звезд, который они назвали «каналом активных галактических ядер».

Последствия этого открытия выходят далеко за рамки планетологии. Сформировавшиеся таким образом массивные звезды проживают короткую, но яркую жизнь и в конце концов коллапсируют, порождая черные дыры звездных масс. Эти черные дыры, в свою очередь, могут сливаться друг с другом в центре галактики, постепенно формируя так называемые черные дыры промежуточной массы, загадочные объекты, которые в сотни раз тяжелее Солнца. Движение этих двойных систем будет создавать рябь в пространстве-времени, гравитационные волны, которые в будущем сможет зафиксировать космическая обсерватория LISA, запуск которой запланирован на середину 2030-х годов.

Чтобы доказать свою теорию, ученые планируют использовать метод гравитационного микролинзирования, предсказанный еще Эйнштейном. Суть метода в том, что массивный объект, проходя перед далекой звездой или ярким ядром галактики, искривляет ее свет и действует как увеличительная линза, временно усиливая блеск.

Это создает уникальную кривую блеска, своеобразный «отпечаток пальца», по которому можно определить массу и природу объекта-линзы. Команда ученых надеется, что будущие наблюдения с помощью нового космического телескопа Нэнси Грейс Роман, который будет запущен уже в конце августа, позволят обнаружить эти характерные сигналы и подтвердить существование множества планет в недрах галактических ядер. В своих следующих симуляциях ученые намерены добавить в модели магнитные поля и турбулентность, чтобы еще точнее предсказать, как будут выглядеть эти космические события.

В итоге, исследование предлагает совершенно новый взгляд на сверхмассивные черные дыры, превращая их из символа разрушения в колыбель для планет и звезд. Эта работа не только открывает новый механизм формирования небесных тел, но и предполагает, что в пылевых торах активных галактических ядер может существовать самая многочисленная популяция планет во всей Вселенной, ставя под сомнение наше понимание того, где и как зарождается жизнь в космосе.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях