Ίσως η μεγαλύτερη ανακάλυψη να προέλθει από τη «Χρυσή Εποχή της Γενικής Σχετικότητας» (περίπου 1960 έως 1975) ήταν η συνειδητοποίηση ότι υπάρχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH) στο κέντρο του γαλαξία μας. Με την πάροδο του χρόνου, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι παρόμοιες ογκώδεις μαύρες τρύπες ήταν υπεύθυνες για τις ακραίες ποσότητες ενέργειας που προέρχονται από τους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (AGNs) μακρινών κβάζαρ.
Λόγω του τεράστιου μεγέθους, της μάζας και της ενεργητικής φύσης τους, οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και αρκετό καιρό ότι μερικά αρκετά φοβερά πράγματα συμβαίνουν πέρα από τον ορίζοντα γεγονότων ενός SMBH. Αλλά σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη από μια ομάδα Ιαπώνων ερευνητών, είναι πιθανό οι SMBH να μπορούν πραγματικά να σχηματίσουν ένα σύστημα πλανητών! Στην πραγματικότητα, η ερευνητική ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα SMBH μπορούν να σχηματίσουν πλανητικά συστήματα που θα προκαλούσαν ντροπή στο ηλιακό μας σύστημα!
Η μελέτη που περιγράφει τα ευρήματά τους, με τίτλο «Planet Formation around Super Massive Black Holes in the ActiveGalactic Nuclei» δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Αστροφυσική Εφημερίδα. Η μελέτη διεξήχθη από τους καθηγητές Keiichi Wada και Yusuke Tsukamoto του Πανεπιστημίου Kagoshima, με τη βοήθεια του καθηγητή Eiichiro Kokub από το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας (NAOJ).
Συνδυάζοντας εμπειρογνωμοσύνη από δύο διαφορετικά πεδία - ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες και σχηματισμό πλανητών - η ομάδα προσπάθησε να προσδιορίσει εάν η βαρυτική έλξη των SMBHs θα μπορούσε να σχηματίσει πλανήτες με τον ίδιο τρόπο που κάνουν τα αστέρια. Σύμφωνα με το πιο ευρέως αποδεκτό μοντέλο (Nebular Hypothesis), πλανήτες σχηματίζονται γύρω από νεαρά αστέρια από έναν πεπλατυσμένο (πρωτοπλανητικό) δίσκο υλικού, ο οποίος σταδιακά αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου.
Ωστόσο, τα νεαρά αστέρια δεν είναι τα μόνα αντικείμενα στο Σύμπαν μας που έχουν δίσκους υλικού γύρω τους. Στην πραγματικότητα, οι αστρονόμοι έχουν επίσης παρατηρήσει βαρείς δίσκους χαλαρού υλικού στους πυρήνες των γαλαξιών, οι οποίοι κυριαρχούσαν από τη βαρύτητα μιας κεντρικής μαύρης τρύπας. Από αυτό, η ομάδα υπολόγισε την πιθανότητα σχηματισμού πλανητών από αυτούς τους δίσκους.
Όπως εξήγησε ο καθηγητής Keiichi, τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι «με τις σωστές συνθήκες, οι πλανήτες θα μπορούσαν να σχηματιστούν ακόμη και σε σκληρά περιβάλλοντα, όπως γύρω από μια μαύρη τρύπα». Συνήθως, η διαδικασία σχηματισμού πλανητών ξεκινά στις περιοχές χαμηλής θερμοκρασίας ενός πρωτοπλανητικού δίσκου, όπου κόκκοι σκόνης με μανδύες πάγου κολλάνε μεταξύ τους για να σχηματίσουν μεγαλύτερα αδρανή.
Η ερευνητική ομάδα εφάρμοσε την ίδια θεωρία σχηματισμού πλανητών στους δίσκους γύρω από τις μαύρες τρύπες και διαπίστωσε ότι οι πλανήτες θα μπορούσαν μετά από αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Σύμφωνα με τη μελέτη τους, το περιβάλλον υψηλής βαρύτητας που περιβάλλει μια μαύρη τρύπα θα προκαλέσει έναν πρωτοπλανητικό δίσκο να γίνει εξαιρετικά πυκνό.
Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα τον αποκλεισμό της έντονης ακτινοβολίας που προέρχεται από την κεντρική περιοχή μιας μαύρης τρύπας, προκαλώντας σχηματισμό περιοχών χαμηλής θερμοκρασίας. Πιο συγκεκριμένα, οι υπολογισμοί τους έδειξαν ότι θα μπορούσε να σχηματιστεί ένα τεράστιο σύστημα πλανητών. Όπως εξήγησε ο καθηγητής Eiichiro, καθηγητής στο NAOJ που μελετά τον σχηματισμό πλανητών:
«Οι υπολογισμοί μας δείχνουν ότι δεκάδες χιλιάδες πλανήτες με 10 φορές τη μάζα της Γης θα μπορούσαν να σχηματιστούν περίπου 10 έτη φωτός από μια μαύρη τρύπα. Γύρω από τις μαύρες τρύπες μπορεί να υπάρχουν πλανητικά συστήματα εκπληκτικής κλίμακας. "
Οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι ορισμένα SMBH περιβάλλονται από δίσκους που περιέχουν πάνω από ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη μάζα από τους δίσκους που παρατηρούνται γύρω από αστέρια. Αυτό φτάνει έως και εκατό χιλιάδες φορές τη μάζα του Ήλιου μας. Αυτό εγείρει ένα ενδιαφέρον σημείο… εάν οι πλανήτες μπορούν να σχηματιστούν γύρω από ένα SMBH, θα μπορούσαν επίσης να σχηματιστούν αστέρια; Ίσως, αστέρια με τα δικά τους συστήματα πλανητών;
Πώς θα μοιάζει αυτό είναι μια ερώτηση που αντιμετωπίστηκε από τον φυσικό Dr. Sean Raymond. Πέρυσι, πραγματοποίησε μια σειρά προσομοιώσεων που ενσωμάτωσε τη φυσική των μαύρων τρυπών στο Ηλιακό μας Σύστημα και τη φυσική ενός SMBH για να δημιουργήσει ένα υποθετικό σύστημα όπου 9 αστέρια και έως και 550 κατοικήσιμοι πλανήτες σε τροχιά γύρω από μια κεντρική μαύρη τρύπα - που ονομάζεται " The Black Hole Ultimate Solar System "(παρακάτω βίντεο).
Επί του παρόντος, δεν υπάρχουν τεχνικές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση πλανητών γύρω από μια μαύρη τρύπα. Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μέθοδοι - Transit Photometry and the Doppler Spectroscopy - θα ήταν αποτελεσματικά άχρηστες αφού οι μαύρες τρύπες δεν εκπέμπουν φως και η βαρυτική τους δύναμη είναι πιθανό να είναι πολύ μεγάλη για να αντισταθμιστεί ποτέ από ένα σύστημα πλανητών.
Ωστόσο, η ομάδα αναμένει ότι αυτή η μελέτη και παρόμοια έρευνα θα μπορούσε να ανοίξει ένα νέο πεδίο αστρονομίας. Και με την πρόσφατη επιτυχία του Τηλεσκοπίου Event Horizon (που κατέλαβε την πρώτη εικόνα ενός ορίζοντα γεγονότων τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους), είναι πιθανό ότι βρισκόμαστε στα πρόθυρα μιας εποχής όπου οι αστρονόμοι μπορούν να παρατηρήσουν και να μελετήσουν απευθείας τις μαύρες τρύπες.
