Пилові диски біля надмасивних чорних дір можуть народжувати планети

14 серпня 2026 р. 20:29

14 серпня 2026 р. 20:29

Пилові тора навколо активних ядер галактик можуть бути гігантськими «фабриками» планет — така ідея випливає з нової теоретичної роботи астрономів з Державного університету Нью-Мексико, Астрономічного центру імені Миколая Коперника та коледжу CUNY Borough of Manhattan Community College. За розрахунками команди, ці структури, що оточують надмасивні чорні діри, можуть містити десятки мільйонів об’єктів планетарної маси . Про це повідомляє ресурс Sci.News .

Аналог планетних дисків біля чорних дір

Зазвичай планети формуються в протопланетних дисках газу й пилу навколо молодих зір. Але, за словами астрофізика Владіміра Ліри (Wladimir Lyra) та його колег, диски навколо активних галактичних ядер (AGN) можуть працювати подібним чином.

Активні галактичні ядра — це надзвичайно енергійні центри галактик, де надмасивна чорна діра активно поглинає речовину. Навколо них існують товсті, багаті на пил тора. Останніми роками дослідники виявляють усе більше паралелей між фізичними процесами в дисках навколо зір і в дисках AGN, що натякає: механізми формування планет можуть діяти й у цьому екстремальному середовищі.

Як у моделюванні виникають «планети з чистого пилу»

Команда використала комп’ютерне моделювання сильно намагніченого диска AGN. У цій моделі пилові зерна розміром від кількох нанометрів до часток міліметра , які дрейфують із міжзоряного середовища, починають злипатися.

Коли пил концентрується, запускається так званий ефект стримінгової нестійкості (streaming instability) — механізм, відомий з досліджень протопланетних дисків. Він збирає пил у щільні ниткоподібні структури, які під дією власної гравітації колапсують, утворюючи зародки тіл масою від землеподібних до супер-Юпітерів . У деяких випадках маса може дійти до й навіть перевищити межу водневого горіння — поріг, за яким об’єкт уже стає зорею.

За оцінками вчених, в одному такому диску можуть сформуватися десятки мільйонів об’єктів планетарної маси . Далі їхнє зростання підтримують «нарощування гальки» (pebble accretion) та акреція газу протягом приблизно від одного до десяти мільйонів років, що відповідає тривалості активної фази AGN.

«Ми знаходимо об’єкти, маса яких у тисячу разів перевищує масу Землі, але вони складаються з чистого пилу, — пояснює Ліра. — І не тільки це: деякі з них наближаються до маси Сонця».

Від пилових гігантів до нових зір і чорних дір

Автори роботи також пропонують, що чорні діри малої маси , які обертаються в диску навколо надмасивної чорної діри, ведуть себе подібно до планетних зародків у протопланетному диску. Вони можуть мігрувати, змінювати орбіти, зіштовхуватися між собою й зростати, утворюючи масивніші об’єкти.

Цей сценарій команда називає «каналом AGN» (AGN channel) — новим шляхом формування важких чорних дір, відмінним від усіх інших відомих механізмів у Всесвіті. На думку дослідників, на користь цієї ідеї вже накопичено переконливі спостережні свідчення.

Оскільки частина об’єктів у дисках AGN перевищує межу водневого горіння, запропонований механізм фактично відкриває новий шлях утворення зір . Зазвичай зорі виникають «згори донизу»: з великих хмар газу, що стають надто щільними й колапсують. У моделі Ліри процес протилежний — «знизу догори»: спочатку формуються дрібні тверді «цеглинки», вони нарощують газ, і в певний момент народжується зоря.

Сигнали для майбутніх гравітаційно-хвильових обсерваторій

Новонароджені зорі в таких дисках можуть пізніше колапсувати в чорні діри. Деякі з них зливатимуться, утворюючи надважкі чорні діри — потенційні джерела гравітаційних хвиль.

За словами Бхупендри Мішри (Bhupendra Mishra) зі школи Santa Fe Preparatory School, ці чорні діри можуть бути у сотні чи тисячі разів масивнішими за Сонце . Коли вони рухаються до центру диска або зливаються, це повинно породжувати гравітаційно-хвильові сигнали, які, ймовірно, зможе зареєструвати майбутня космічна обсерваторія ESA LISA (Laser Interferometer Space Antenna) , запуск якої очікують у середині 2030-х років.

Робота опублікована в журналі Astrophysical Journal під назвою «Active Galactic Nucleus Tori: Potential Birthplace to Millions of Planets». Вона пропонує узгоджену теорію, де один і той самий пиловий диск навколо надмасивної чорної діри може породжувати й планети, й зорі, й нові чорні діри, залишаючи майбутнім спостереженням завдання перевірити ці сміливі прогнози.

Наука