Poate cea mai mare descoperire venită din „Epoca de aur a relativității generale” (aproximativ 1960-1975) a fost realizarea faptului că o gaură neagră supermasivă (SMBH) există în centrul galaxiei noastre. În timp, oamenii de știință au ajuns să realizeze că găurile negre la fel de masive sunt responsabile pentru cantitățile extreme de energie care emană din nucleele galactice active (AGN) ale quasarelor îndepărtați.
Având în vedere dimensiunea, masa și natura lor energetică, oamenii de știință știu de ceva timp că unele lucruri destul de minunate au loc dincolo de orizontul de evenimente al unui SMBH. Dar conform unui studiu recent de o echipă de cercetători japonezi, este posibil ca SMBH-urile să poată forma de fapt un sistem de planete! De fapt, echipa de cercetare a concluzionat că SMBH-urile pot forma sisteme planetare care ar face de rușine Sistemul nostru Solar!
Studiul care descrie concluziile lor, intitulat „ Formarea planetei în jurul găurilor negre super masive din nucleele galactice active ” a fost publicat recent înJurnal de astrofizică. Studiul a fost realizat de profesorii Keiichi Wada și Yusuke Tsukamoto de la Universitatea Kagoshima, cu asistența Prof. Eiichiro Kokub de la Universitatea Kagoshima. Observatorul Național Astronomic al Japoniei (NAOJ).
Impresia artistică a unui orizont de evenimente care înconjoară o gaură neagră supermasivă. Credit: ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse
Combinând expertiza din două domenii diferite – nucleele galactice active și formarea planetelor – echipa a căutat să determine dacă atracția gravitațională a SMBH-urilor ar putea forma planete la fel cum fac stelele. În conformitate cu modelul cel mai larg acceptat ( Ipoteza nebulară ), planetele se formează în jurul stelelor tinere dintr-un disc aplatizat (protoplanetar) de material, care se acumulează treptat în timp.
Cu toate acestea, stelele tinere nu sunt singurele obiecte din Universul nostru care au discuri de material în jurul lor. De fapt, astronomii au observat și discuri grele de material liber în nucleele galaxiilor, care erau dominate de gravitația unei găuri negre centrale. Din aceasta, echipa a calculat probabilitatea formării planetelor de pe aceste discuri.
Ca prof. Keiichi explicat , rezultatele lor au arătat că „[cu] condițiile potrivite, planetele s-ar putea forma chiar și în medii dure, cum ar fi în jurul unei găuri negre”. De obicei, procesul de formare a planetelor începe în regiunile cu temperatură scăzută ale unui disc protoplanetar, unde boabele de praf cu mantale de gheață se lipesc împreună pentru a forma agregate mai mari.
Echipa de cercetare a aplicat aceeași teorie a formării planetelor pe discurile din jurul găurilor negre și a descoperit că planetele ar putea după câteva sute de milioane de ani. Potrivit studiului lor, mediul cu gravitate mare care înconjoară o gaură neagră va face ca un disc protoplanetar să devină incredibil de dens.
Impresie de artist despre o stea bebeluș încă înconjurată de un disc protoplanetar în care se formează planete. Credit: ESO
Acest lucru va avea ca efect blocarea radiațiilor intense care provin din regiunea centrală a unei găuri negre, determinând formarea unor regiuni cu temperatură scăzută. Mai exact, calculele lor au arătat că s-ar putea forma un sistem masiv de planete. În calitate de profesor Eiichiro, profesor la NAOJ care studiază formarea planetelor, explicat :
„Calculele noastre arată că zeci de mii de planete cu masa de 10 ori mai mare a Pământului ar putea fi formate la aproximativ 10 ani lumină de o gaură neagră. În jurul găurilor negre ar putea exista sisteme planetare de o scară uluitoare.”
Astronomii au observat că unele SMBH sunt înconjurate de discuri care conțin de peste un miliard de ori mai multă masă decât discurile observate în jurul stelelor. Aceasta se ridică la o sută de mii de ori masa Soarelui nostru. Acest lucru ridică un punct interesant... dacă planetele se pot forma în jurul unui SMBH, s-ar putea forma și stelele? Poate, stele cu propriile lor sisteme de planete?
Cum ar arăta aceasta este o întrebare care a fost adresată de fizician Dr. Sean Raymond . Anul trecut, el a efectuat o serie de simulări care au încorporat fizica găurilor negre în noi Sistem solar și fizica unui SMBH pentru a crea un sistem ipotetic în care 9 stele și până la 550 de planete locuibile au orbitat o gaură neagră centrală – numită „ The Black Hole Ultimate Solar System ” (video de mai jos).
În prezent, nu există tehnici care ar putea fi utilizate pentru a detecta planete în jurul unei găuri negre. Cele mai utilizate metode - Fotometrie de tranzit si Spectroscopie Doppler – ar fi efectiv inutilă, deoarece găurile negre nu emit lumină și forța lor gravitațională este probabil să fie mult prea mare pentru a fi compensată vreodată de un sistem de planete.
Cu toate acestea, echipa se așteaptă ca acest studiu și cercetări similare să poată deschide un nou domeniu al astronomiei. Și odată cu succesul recent al Telescopului Event Horizon (care a capturat prima imagine a unui orizont de evenimente în aprilie a acestui an), este posibil să fim în pragul unei ere în care astronomii pot observa și studia găurile negre în mod direct.
Lectură suplimentară: CFCA , NAOJ , Jurnal de astrofizică