Сверхмассивные черные дыры оказались крупнейшими «фабриками» планет во Вселенной

Сверхмассивные черные дыры — одни из самых загадочных объектов во Вселенной. В массовой культуре их изображают как космические пылесосы, уничтожающие всё вокруг. Однако новое исследование астрофизиков, опубликованное на сервере препринтов Корнеллского университета, показывает, что вблизи активных ядер галактик эти монстры могут быть не убийцами, а создателями планет.

В работе ученые смоделировали условия в окрестностях активных ядер галактик — областей, где черная дыра активно поглощает материю, образуя яркий аккреционный диск. Из-за интенсивного излучения и высоких температур такие зоны кажутся крайне враждебными для формирования планет. Однако симуляции выявили неожиданный результат: внешние части дисков вокруг активных ядер имеют температуры, схожие с протопланетными дисками вокруг молодых звезд. Это создает условия для активной конденсации вещества и запуска процессов планетообразования.

Миллионы «зародышей» в одном ядре

По данным моделирования, в окрестностях одного активного галактического ядра может образовываться до десятков миллионов планетезималей — «зародышей» планет. Эти объекты растут быстрее, чем в дисках вокруг обычных звезд: время удвоения массы составляет от тысячи до 10 миллионов лет. В результате формируются планеты от землеподобных до суперюпитеров, а иногда и маломассивные звезды.

Авторы исследования подчеркивают, что хотя звезды тоже могут порождать планеты, ни одна из них не способна произвести сотни миллионов крупных зародышей, как это делают активные ядра галактик. Именно поэтому исследователи назвали их «крупнейшим производителем планет во Вселенной» — имея в виду количество планет, создаваемое одним объектом этого типа.

Лавовые миры и пылевые звезды

Наиболее экзотическим результатом моделирования стало предсказание существования так называемых «пылевых звезд». В некоторых зонах диска, где излучение активного ядра привело к дефициту газа, объект с массой звезды может состоять в основном из пыли и силикатов. Без водорода и гелия термоядерные реакции невозможны, поэтому такие тела представляют собой огромные «суперпланеты». Из-за распада радиоактивных изотопов они нагреваются до тысяч градусов, их силикатная оболочка плавится, образуя сплошной лавовый океан. Со временем газовую оболочку они теряют, но лавовый океан может оставаться стабильным долгое время.

Если модель верна, вокруг активных ядер галактик должны вращаться скопления таких лавовых миров — своего рода торы из расплавленных сфер. Обнаружить их напрямую пока сложно, но исследователи надеются, что будущие наблюдения в инфракрасном и радиодиапазонах смогут подтвердить их существование.

Таким образом, сверхмассивные черные дыры, которые раньше считались исключительно разрушительными, оказываются одними из самых продуктивных «фабрик» планет во Вселенной. Возможно, многие миры, включая и нашу Землю, имеют косвенное отношение к этим гигантам — через вещество, прошедшее через аккреционные диски активных галактических ядер.