Наука и космос

Одеяла черных дыр

Что за одеяла?

Сверхмассивные черные дыры усеивают нашу вселенную, чудовищные гравитационные колодцы, которые связывают галактики и сплетаются в вихревые коконы пыли, излучающие яркие рентгеновские лучи. Иногда яркие столбики материи вспыхивают со своих полюсов, образуя струи, видимые через пространство. И теперь некоторые ученые подозревают, что эти гравитационные монстры могут содержать одеяла – десятки тысяч одеял.

Нет, это не опечатка: ученые предлагают называть эти планеты черной дыры названием “одеяла”. Такие одеяла образуются из облаков кружащейся пыли, которые окружают черные дыры. И они не слишком отличаются от планет, которые вращаются вокруг нормальных звезд. Некоторые будут твердыми и каменистыми, как Земля , хотя, вероятно, в 10 раз больше. Некоторые были бы газовыми гигантами, как Нептун нашей солнечной системы . Они почти наверняка были бы невидимы для нас, спрятаные в диске материи, которая их родила и затмила их сверхмассивных родителей. Но в паре статей, опубликованных в «Астрофизическом журнале» в ноябре 2019 года и на arXiv в июле 2020 года, соответственно, группа исследователей изложила случай, когда эти одеяла из планет черной дыры могут существовать.

Формирование одеял

Не каждая сверхмассивная черная дыра (SMBH) будет содержать одеяла. Превращение в твердый шарик вещества вокруг черной дыры сложнее, чем в протопланетном диске вокруг молодой звезды. Вихревая пыль и газ вокруг SMBH гораздо менее плотны, и корона падающей материи на краю горизонта событий может быть настолько горячей и яркой, что лед не может образоваться где-либо на вихревом диске.

И лед является одним из ключевых ингредиентов для формирования планеты.

Покрытые льдом частички пыли, как правило, слипаются друг с другом, когда сталкиваются, – подумайте о том, как два кубика льда могут слипаться друг с другом при столкновении друг с другом, по сравнению с двумя камешками, которые точно не слипаются, сказал ведущий автор Кейити Вада, астрофизик из Университета Кагосима в Японии. Со временем эти скопления растут и приобретают достаточную силу тяжести, чтобы втянуть еще больше пыли. Сгустки, которые становятся достаточно большими, образуют скалистые планеты.

Точно так же без замерзшей воды или углекислого газа («сухой лед») очень сложно построить одеяло, сказал Вада в интервью Live Science. Исследователи обнаружили, что у некоторых черных дыр в дисках орбитальной материи есть «снежные линии» – области, за пределами которых пространство достаточно прохладно для образования льда.

«За гранью частицы пыли покрыты [льдом]», – сказал Вада в интервью Live Science. «В результате они легко склеиваются, когда сталкиваются».

За снежной линией скалистые одеяла могут образовываться из прогрессивно более крупных скоплений примерно через 10 миллионов лет. Если бы эти скальные прото-одеяла привлекли достаточно газа, они в конечном итоге образовали бы газовых гигантов. Но ничего из этого не может произойти без тонкой пленки льда и пыли. Таким образом, более тусклые, более холодные SMBH (такие как в центре Млечного Пути) являются наиболее вероятным домом для этих странных планет.

В некотором смысле, сказал Вада, одеяла не особенно удивительны. Протопланетные диски похожи на завихрения вещества вокруг черных дыр. Но раньше никто не исследовал, могут ли планеты образовываться вокруг сверхмассивной ЧД, «вероятно, потому, что исследователи в области образования планет мало знают об активных ядрах галактик, и наоборот», – сказал Вада. («Активное ядро галактики» – это область вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики.)

Теория одеял

Вада и его соавторы все еще разрабатывают детали своей теории одеял. В документе 2020 года команда исправила и обновила модель, опубликованную в 2019 году. Их первоначальная модель про одеяла черных дыр, по его словам, была слишком «пушистой», формируя большие планеты с низкой плотностью. Их обновленная модель создает более плотные и реалистичные планеты. По словам Вада, они уточнили свое понимание того, как пыль вокруг сверхмассивной чёрной дыры, где она распространяется гораздо более диффузно, чем вокруг звезды. Она будет вести себя так, как будто собирается вместе в тонкой газовой среде диска сверхмассивной чёрной дыры.

По его словам, сложно представить, как может выглядеть поверхность этих одеял. Оставим в стороне странность вращения сверхмассивной черной дыры: сами одеяла будут вращаться намного дальше друг от друга и от черной дыры, чем Земля от своих братьев и сестер от Солнца. Дюжина световых лет может отделить одеяла от черной дыры, в которой он находится, что сделает их странно одинокими.

На данный момент, сказал Вада, невозможно узнать, существует ли жизнь в этих одеялах. Смогут ли странные ультрафиолетовые лучи и рентгеновское излучение, исходящие из короны черной дыры, позволить инопланетным существам процветать в такой уединенной части космоса? Существуют ли светлые обитатели, которые смотрят на звезды и задаются вопросом, вращаются ли они тоже на орбитах из шаров из камня и газа?

Метки
Обсудить статью на форуме

Администратор

Впереди еще много нового!

Related Articles

Back to top button
Close