Пылевой пояс черных дыр в ядрах галактик состоит из раскрошенных планет

28 октября 2011 года

Толстый пылевой "бублик", окружающий средние по размеру сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик и отсутствующий у малых и гигантских звездных систем, образовался из перемолотых обломков астероидов и планет, пишут британские и российские астрономы в статье, принятой к печати в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Сергей Наякшин из британского Лейчестерского университета, Рашид Сюняев и Сергей Сазонов из Института космических исследований РАН изучали возможные сценарии образования звезд в окрестностях сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик.

Астрономы предположили, что пыль вокруг таких черных дыр скапливается примерно так же, как и частицы в так называемом зодиакальном облаке Солнечной системы - дискообразном скоплении пылевых частиц. Это облако не может существовать без внешней подпитки из-за того, что его частицы постоянно "выдуваются" солнечным ветром за пределы Солнечной системы. Считается, что оно пополняется микроскопическими осколками столкновений астероидов с планетами и друг с другом.

Наякшин и его коллеги проверили вероятность такого сценария формирования "бубликов" у сверхмассивных черных дыр при помощи математической модели, описывающей формирование и разрушение планет и других небольших объектов в аккреционном диске - облаке материи, окружающем черную дыру в центре ядра галактики.

Как объясняют авторы статьи, диск аккреции гравитационно нестабилен по своей природе, и поэтому внутри него должны формироваться звезды и вокруг них - планетарные системы.

По расчетам исследователей, планеты и протопланетные тела могут образовываться в пределах аккреционного диска даже у небольших звезд, чья масса не превышает солнечную - зона планетообразования у такой звезды составляет несколько сотен астрономических единиц - расстояний от Солнца до Земли.

Основным "производителем" материи бублика выступают окраины диска, где небольшие гравитационные возмущения - например, встреча с соседней звездой на расстоянии в несколько сотен астрономических единиц лишит ее всех планет и остальных тел ее планетарной системы.

При приближении к черной дыре "легкие" планеты и другие малые тела будут "сбиты" со своих орбит и начнут свое собственное путешествие к ядру галактики.

Такие тела будут постепенно скапливаться и сталкиваться друг с другом, и под действием гравитации их обломки начнут скапливаться в "бублик", который будет повернут перпендикулярно по отношению к диску Галактики. Ученые назвали это гигантское тело "супер-облаком Оорта", по аналогии с настоящим облаком - скоплением остатков "строительного материала" Солнечной системы на ее дальних границах.

Высокая скорость вращения отдельных фрагментов - сотни или даже тысячи километров в секунду - является причиной того, что вся материя в таком бублике будет постепенно переходить в измельченное состояние, раздрабливаться до мельчайших зерен пыли. Это может объяснить, почему большинство активных ядер галактики закрыто от нашего взора толстым одеялом космической пыли.

С другой стороны, реальные наблюдения за сверхмассивной черной дырой в центре нашей галактики показывают, что в ее аккреционном диске процессы звездообразования шли слишком низкими темпами для образования "бублика" из "планетарной крошки".

По оценкам ученых, бублик формируется и не распадается только в том случае, если ежегодный "прирост" в общей массе звезд в аккреционном диске равен по меньшей мере 100 тысячам или миллиону масс Солнца. Кроме того, такие объекты не будут существовать у самых ярких ядер галактик - квазаров - из-за давления света, который излучают эти объекты.