Zespół naukowców jest zdumiony odkryciem, że jasne i turbulentne obszary galaktyk – zwane aktywnymi jądrami galaktycznymi, które są zasilane energią silników supermasywnych czarnych dziur – mogą być miejscem narodzin milionów planet. A te regiony są genialne. Często przyćmiewają połączone światło wszystkich gwiazd w ich szerszej macierzystej galaktyce.
Aktywne jądra galaktyczne (AGN) powstają, gdy supermasywne czarne dziury są otoczone ogromnymi ilościami gazu i pyłu, które wirują wokół nich w postaci spłaszczonych obłoków w kształcie talerzy, zwanych dyskami akrecyjnymi. Te dyski akrecyjne stopniowo dostarczają materię do czarnej dziury. W międzyczasie inna materia kierowana jest do biegunów czarnej dziury, skąd zostaje wyrzucona w powietrze w postaci wysokoenergetycznych dżetów plazmy poruszających się z prędkością bliską prędkości światła. Ogromny powaga centralnych supermasywnych czarnych dziur o masach milionów, a nawet miliardów mas Słońca, powoduje intensywne tarcie w gazie i pyle w dyskach akrecyjnych, powodując ich jasne świecenie na całej powierzchni widmo elektromagnetyczne.
Odkrycie jest o tyle zaskakujące, ponieważ chociaż AGN są bogate w gaz i pył – elementy składowe planet – turbulentne warunki wewnątrz dysków nie są generalnie uważane za idealne do formowania się planet. Jednakże na krawędziach tych dysków mogą panować temperatury i warunki podobne do dysków protoplanetarnych, w których powstają planety, występujących wokół młodych gwiazd. Czy z biegiem czasu wystarczająca ilość pyłu może się zbić i urosnąć w planety?
Aby zbadać tę możliwość, naukowcy stworzyli komputerowy model supermasywnej czarnej dziury i jej dysku akrecyjnego oraz dodali dane o warunkach na krawędziach tych dysków. Następnie zaobserwowali, jak szybko pył zbijał się w grudki i jak pączkujące planety rosły przez miliony lat.
„Odkryliśmy, że w odległości kilkudziesięciu parseków mogą powstać miliony planet o masach Jowisza [one parsec is around 3.3 light-years] z supermasywnych czarnych dziur, które są również AGN” – powiedział Space.com członek zespołu i badacz z Uniwersytetu Colorado Boulder Bhupendra Mishra. „To są giganty pyłowe przekraczające Jupitermasa. Będą wyglądać jak kule lawy.”
Mishra dodał, że ponieważ dysk wokół supermasywnej czarnej dziury AGN jest bogatszy w gaz w porównaniu z dyskami, które istniałyby wokół gwiazdy takiej jak Słońce w początkach, potencjał powstawania planet wzrasta z kilku możliwych światów wokół gwiazd do może milionów planet wokół supermasywnej czarnej dziury. Wyjaśnia, że podstawowym mechanizmem powstawania planet wokół supermasywnych czarnych dziur byłoby zjawisko zwane „niestabilnością strumienia”, które umożliwia tworzenie się wielu dużych włókien pyłu. Są to miejsca narodzin ogromnej liczby planet. To ostatecznie prowadzi do milionów planet czających się na obrzeżach dysku AGN.
Jednak takie planety mogą dość szybko wylecieć z gniazda. Szacunki zespołu potwierdzają, że są to planety stabilne, ale choć planety te przetrwają, prawdopodobnie będą migrować promieniowo od supermasywnej czarnej dziury i krawędzi AGN.
„Byliśmy zaskoczeni! Nie znaleziono tego w kontekście dysku AGN przed użyciem modelu niestabilności przesyłania strumieniowego” – powiedział Mishra. „Mój kolega Wladimir Lyra, profesor astronomii na Uniwersytecie Stanowym Nowego Meksyku (NMSU), jest światowej sławy w dziedzinie powstawania planet i obaj byliśmy całkowicie zaskoczeni, gdy zauważyliśmy zakres mas i rozmiarów powstających planet”.
Mishra dodała, że obrzeża dysków AGN nie są zbyt dobrze poznane, co oznacza, że odkrycia zespołu mogą pomóc w uzyskaniu znacznie wyraźniejszego obrazu serc aktywnych galaktyk. Oczywiście jest to dopiero początek teorii zespołu, a wykrycie planet wokół supermasywnych czarnych dziur byłoby pomocnym potwierdzeniem wniosków zespołu. Przydatnym narzędziem w tym badaniu byłaby krzywizna i wzmocnienie światła obiektu tła, które ma miejsce, gdy między nim a Ziemią znajduje się masywny obiekt na pierwszym planie, zjawisko znane jako soczewkowanie grawitacyjne.
„Soczewkowanie grawitacyjne może pomóc w identyfikacji gromady tych planet na obrzeżach dysku AGN. Jednak znalezienie takiej AGN nie jest łatwe, jeśli nie będziemy mieli szczęścia” – podsumował Mishra. „Wierzę, że moglibyśmy wykryć te planety, ale musimy dalej badać ten model”.
Wstępna wersja badań zespołu jest dostępna w witrynie repozytorium wersji papierowej arXiv.
