Den kanskje største oppdagelsen som kom fra "Golden Age of General Relativity" (ca. 1960 til 1975) var erkjennelsen av at et supermassivt svart hull (SMBH) eksisterer i sentrum av vår galakse. Med tiden innså forskere at tilsvarende massive sorte hull var ansvarlig for de ekstreme mengdene energi som stammet fra de aktive galaktiske kjerner (AGN) fra fjerne kvasarer.
Med tanke på deres rene størrelse, masse og energiske natur, har forskere visst en stund at noen ganske fantastiske ting foregår utenfor hendelsen i en SMBH. Men ifølge en fersk undersøkelse fra et team med japanske forskere, er det mulig at SMBH-er faktisk kan danne et planetsystem! Faktisk konkluderte forskerteamet med at SMBHs kan danne planetariske systemer som ville gjøre vårt solsystem til skamme!
Studien som beskriver funnene deres, med tittelen “Planet Formation around Super Massive Black Holes in the ActiveGalactic Nuclei” ble nylig publisert i Astrophysical Journal. Studien ble utført av professorene Keiichi Wada og Yusuke Tsukamoto fra Kagoshima University, med bistand fra prof. Eiichiro Kokub fra National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).
Ved å kombinere ekspertise fra to forskjellige felt - aktive galaktiske kjerner og planetdannelse - forsøkte teamet å bestemme om SMBHs gravitasjonsattraksjon kunne danne planeter på samme måte som stjerner gjør. I samsvar med den mest aksepterte modellen (Nebular Hypothesis), dannes planeter rundt unge stjerner fra en flat (protoplanetær) plate av materiale, som gradvis akkreserer over tid.
Imidlertid er unge stjerner ikke de eneste gjenstandene i universet vårt som har skiver av materiale som omgir dem. Faktisk har astronomer også observert tunge disker av løst materiale i kjernene til galakser, som ble dominert av tyngdekraften til et sentralt svart hull. Fra dette beregnet teamet sannsynligheten for at planeter dannet seg fra disse diskene.
Som professor Keiichi forklarte, viste resultatene at "[med] de rette forholdene, kunne planeter dannes selv i tøffe miljøer, for eksempel rundt et svart hull." Vanligvis begynner prosessen med dannelse av planeten i lavtemperaturregionene på en protoplanetær skive, der støvkorn med ismantler henger sammen for å danne større aggregater.
Forskerteamet anvendte den samme teorien om planetdannelse på diskene rundt sorte hull og fant ut at planeter kunne etter flere hundre millioner år. I følge deres studie vil miljøet med høy tyngdekraft som omgir et svart hull føre til at en protoplanetær disk blir utrolig tett.
Dette vil ha effekten av å blokkere den intense strålingen som kommer fra det sentrale området av et svart hull, og forårsake lav temperaturregioner. Mer til poenget viste beregningene deres at det kunne dannes et massivt planetsystem. Som professor Eiichiro, en professor ved NAOJ som studerer planetdannelse, forklarte:
Våre beregninger viser at titusenvis av planeter med 10 ganger jordens masse kunne dannes rundt 10 lysår fra et svart hull. Rundt sorte hull kan det eksistere planetariske systemer i forbløffende skala. ”
Astronomer har observert at noen SMBH er omringet av disker som inneholder opptil en milliard ganger så mye masse som disker observert rundt stjerner. Det fungerer så mye som hundre tusen ganger massen til sola vår. Dette reiser et interessant poeng ... hvis det kan dannes planeter rundt en SMBH, kan stjerner også dannes? Kanskje stjerner med sine egne planeter?
Hvordan dette ville se ut er et spørsmål som ble behandlet av fysiker Dr. Sean Raymond. I fjor gjennomførte han en serie simuleringer som inkorporerte fysikken til svarte hull i solsystemet vårt og fysikken til en SMBH for å lage et hypotetisk system der 9 stjerner og så mange som 550 beboelige planeter gikk i bane rundt et sentralt svart hull - kalt " The Black Hole Ultimate Solar System ”(video under).
For øyeblikket er det ingen teknikker som kan brukes til å oppdage planeter rundt et svart hull. De mest brukte metodene - Transit Photometry and Doppler Spectroscopy - ville være effektivt ubrukelig siden sorte hull ikke gir ut noe lys og deres tyngdekraft sannsynligvis vil være altfor stor til noensinne å bli utlignet av et planetsystem.
Imidlertid forventer teamet at denne studien og lignende forskning kan åpne for et nytt felt for astronomi. Og med den nylige suksessen med Event Horizon Telescope (som fanget det første bildet av en hendelseshorisont i april i år), er det mulig at vi er på grensen til en tid der astronomer kan observere og studere sorte hull direkte.
