Як народжуються планети в самому невдалому для цього місці — прямо біля чорних дір

Кейси
5 серпня 2020

Як народжуються планети в самому невдалому для цього місці — прямо біля чорних дір

Далі

Анастасія
Нікіфорова

Новинний редактор

Анастасія
Нікіфорова

Новинний редактор

Планети, подібні планет у нашій Сонячній системі, утворені з плоских дисків, які складаються з газу і пилу. Ці диски називаються протопланетными дисками. Такі процеси відбуваються по всій Галактиці. Одного разу група астрономів задалася питанням — чи можуть з’являтися планети якось по-іншому? В яких-то абсолютно не придатних для цього місцях? Наприклад, у чорних дір? У результаті вчені вирішили з’ясувати, чи можуть формуватися планети в найгіршому місці, яке тільки можна уявити у всій Всесвіту: поруч зі надмасивної чорною дірою. Виявилося, що це, принаймні, теоретично можливо, і астрономи назвали такий вид «бланетами» (blanets з поєднання слів «black hole» — чорна діра «planet» — планета).

З чого все почалося?

Легко уявити чорні діри, як ненажерливі машини знищення, які заковтують все в безпосередній близькості від себе. Але це не завжди так. Навколишнє середовище навколо активних надмасивних чорних дір є досить складною, і в минулому році група астрономів заявила, що навколо кожної надмасивної чорної діри існує безпечна зона і саме в ній можуть обертатися тисячі планет.

Тепер команда під керівництвом Кейичи Вада з Університету Кагосіма в Японії дала нову назву цим планет — бланеты, і з’ясувала, як вони можуть утворюватися з частинок пилу, кружляючих навколо навколо чорних дір.

Надано: NASA

Цей новий вид планет може встати в один ряд з, здавалося б, неможливими і абсурдними об’єктами у Всесвіті — плунетами і місячними місяцями.

Що таке плунеты?

Плунеты — новий клас небесних об’єктів, званих «плунетами», які являють собою осиротілі місяця, що вирвалися з пут своїх планетарних батьків.

У дослідженні, опублікованому в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, астрономи назвали новий клас теоретичних об’єктів, які починаються як місяця навколо великих планет, але в кінцевому підсумку переміщуються самі по собі. Вони називають їх «плунетами» (ploonets з поєднання слів «Pluto» — Плутон і «planets» — планети). Вчені вважають, що ці об’єкти повинні існувати на одиночних орбітах навколо своїх зірок-господарів і навіть можуть бути виявлені в ході спостережень з минулих і справжніх досліджень з пошуку екзопланет, таких як Кеплер і ТЕСС .

Хто ж такі місячні Місяця?

Багато планети, включаючи нашу, обертаються навколо однієї або декількох місяців. Але що, якщо б ці небесні тіла з скель і криги самі були оточені більш дрібними об’єктами? Чи існують такі речі? і якщо так, те, як вони називаються?

За словами астрономів Джуни Коллмайер з Інституту Карнегі у Вашингтоні і Шона Реймонда з Університету Бордо, відповідь на перше питання: так, можливо. Що стосується другого питання, у них є кілька ідей, від науково звучать «сублун» (submoon) до набагато більш цікавих — «місячних Місяців».

В аналізі, опублікованому в попередньої базі даних arXiv , Коллмайер і Раймонд вирахували умови, які дозволили б сублуне стабільно обертатися навколо своєї місяця, не збиваючись з курсу або не розриваючись на частини гравітаційним тяжінням від своєї планети. В нашій Сонячній системі Супутники Сатурна — Титан і Япет — здатні приймати сублуны.

Надано: NASA

Як працюють Надмасивні чорні діри?

Повернемося до утворення бланет у чорних дірок.

Надмасивні чорні діри знаходяться в центрах великих (і деяких маленьких) галактик. Вони схожі на нормальні чорні діри, за винятком того, що вони надзвичайно величезні і сверхмассивны. Для подання їх маса в мільйони і навіть мільярди разів більше маси Сонця. Вони утворюються і ростуть разом зі своєю батьківського галактикою, харчуючись газом і пилом (а іноді і зірками), які рухаються в ядро галактики.

Перед тим як впасти, весь цей матеріал утворює величезний плоский диск навколо чорної діри — аккреційний диск. Він може бути неймовірно гарячим і випускати величезну кількість випромінювання. Галактики, крім гарячого аккреционного диска, є другий копланарный диск. Він складається з набагато більш холодного газу і пилу, оточений пиловим хмарою.

Схема, що показує центр активної галактики, де аккреційний диск живить надмасивну чорну діру, причому обидві вони оточені величезною пиловим тором. Надано: Білл Сакстон, NRAO / AUI / NSF.

Ми знаємо, що зірки можуть бути захоплені на орбіті навколо надмасивних чорних дір — астрономи вже спостерігали складний танок зірок навколо Стрільця А * , надмасивної чорної діри в серці Чумацького Шляху, протягом десятиліть. До речі, саме обертається навколо чорної діри зірка, продемонструвала передбачення загальної теорії відносності в самих екстремальних умовах, в яких її взагалі можна перевірити.

Також було висловлено припущення, що екзопланети — як обертаються навколо цих захоплених зірок, так і ізгоїв — також можуть бути захоплені чорними дірами.

Як утворюються планети?

Тепер команда вчених у новому дослідженні пропонує новий клас екзопланет, які формуються безпосередньо навколо активних надмасивних чорних дір у серцях галактик, в самому, здавалося б, невдалому для цього процесі місці. Така активна чорна діра оточена аккреційним диском, навколо якого обертається величезний потік пилу і газу, а його внутрішній край вбирається в чорну діру.

Це дуже схоже на те, як планети формуються навколо зірок. Скупчення в газовому хмарі гравітаційно руйнується, обертаючись. По мірі обертання матеріалу з навколишнього хмари утворюється диск, і, перебуваючи трохи далі від зірки, де матеріал обертається більш стабільно, можуть утворюватися планети.

У процесі формування планет, частинки пилу, які складають диск, починають зчіплюватися разом з-за електростатичних сил. Ці великі шматки потім починають зіштовхуватися один з одним, поступово накопичуючи все більше і більше уламків, поки об’єкт не стане досить масивним для того, щоб сили гравітації зробили свою справу. Якщо ніщо не порушує процес, через кілька мільйонів років з’являється нова планета.

Диски уламків, що утворюють планетні тіла навколо найближчих зірок, знято з допомогою Gemini Planetary Imager. Надано: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/T. Esposito (UC Berkeley) Image processing: Travis Rector (University of Alaska Anchorage), Mahdi Zamani & Davide de Martin.

Як утворюються планети у чорних дірок — бланеты?

Дивно те, що такий же механізм утворення планет можливий і для надмасивної чорної діри. Поблизу чорної діри диск дуже гарячий, але через кілька світлових років температура падає настільки, що утворюється снігова лінія. Це відстань від світила, на якому температура стає досить низькою для того, щоб прості леткі сполуки (такі як вода, аміак, метан, молекулярний азот і хлор) переходили в твердий стан і могли утворити планету.

Диск навколо чорної діри, звичайно, набагато більше. Мова йде про сотні трильйонів кілометрів у поперечнику. Для порівняння — диск близько звичайної зірки становить кілька сотень мільйонів. Однак настільки значні розміри означають, що існує набагато більше матеріалу, з якого можна формувати планети. У мільярди разів більше матеріалу.

У чому складність освіти бланет?

Незважаючи на схожість процесів, умови утворення планет зірок і чорних дір відрізняються. Астрономи вже виявили деякі проблеми з цією ідеєю. Наприклад, питання турбулентності в диску (і навіть його в’язкість ), перешкоджає утворенню бланеты. Але після підрахунків вчені виявили, при всіх обставинах цілком можливо сформувати бланеты навколо чорної діри.

При відповідних умовах чорна дірка з масою, в мільйон разів перевищує масу Сонця, може утворювати бланеты приблизно за 70-80 мільйонів років. Це набагато повільніше, ніж освіта планети навколо зірки. Зате вони можуть похвалитися розміром від 20 разів більше маси Землі (це приблизно маса Нептуна) до 3000 мас Землі — в десять разів більше маси Юпітера. Це дуже велика бланета.

У масивної чорної діри є більший диск і він може виростити великі планети. Їх розміру буде достатньо, щоб вони могли проникнути на територію коричневих карликів (об’єкти від 13 до 80 мас Юпітера, масивніший планет, але менше зірок).

Твір, що зображує «бланеты»: планети, що утворилися навколо надмасивної чорної діри. Надано: Університет Кагосіма.

Можливо існування бланет?

Бланеты існують? Цілком можливо, однак поки що це лише нова вражаюча теорія. Ученим треба ще багато роботи, але сценарії, які вони викладають вчені, цілком логічні. Якщо б вони дійсно існували, вони були б дійсно дивними: вільно ширяли в космосі в оточенні товстого диска пилу, шалено обертається навколо надмасивної чорної діри всього в декількох світлових роках від Землі.

Читати також:

Подивіться на 3D-мапу Всесвіту: її складали 20 років і вона вже здивувала вчених

Паразитів потрібно рятувати. Вчені навіть придумали для цього спеціальний план

Путін дозволив суцільну вирубку лісів на Байкалі. Що тепер буде?

Источник

Описание admin

Рекомендуем прочесть

Tesla представить двофакторну аутентифікацію

Новини 16 серпня 2020 Tesla представить двофакторну аутентифікацію Далі Ильнур Шарафиев Редактор Ильнур Шарафиев Редактор …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *