“لقد اندهشنا”: يمكن أن تولد ملايين الكواكب الخارجية بالقرب من الثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة

اندهش فريق من العلماء عندما اكتشفوا أن المناطق الساطعة والمضطربة من المجرات – والتي تسمى نوى المجرة النشطة، والتي يتم تشغيلها عن طريق تغذية محركات الثقوب السوداء الهائلة – يمكن أن تكون مهدًا لملايين الكواكب. وهذه المناطق رائعة. غالبًا ما يتفوقون على الضوء المشترك لكل نجم في مجرتهم الأصلية.

تحدث النوى المجرية النشطة (AGNs) عندما الثقوب السوداء الهائلة محاطة بكميات هائلة من الغاز والغبار التي تدور حولها في شكل سحب مسطحة على شكل طبق تسمى الأقراص التراكمية. تقوم أقراص التراكم هذه بتغذية الثقب الأسود تدريجيًا ببعض المواد. وفي الوقت نفسه، يتم توجيه مادة أخرى إلى قطبي الثقب الأسود، حيث يتم إطلاقها بعيدًا على شكل نفاثات بلازما عالية الطاقة تسافر بسرعات قريبة من الضوء. الهائلة جاذبية من الثقوب السوداء المركزية فائقة الكتلة، والتي تبلغ كتلتها ملايين أو حتى مليارات المرات كتلة الشمس، تولد احتكاكًا شديدًا في الغاز والغبار داخل الأقراص التراكمية، مما يجعلها تتوهج بشكل ساطع عبر المجرة. الطيف الكهرومغناطيسي.

يعد هذا الاكتشاف مفاجئًا للغاية لأنه على الرغم من أن النوى المجرية النشطة غنية بالغاز والغبار – اللبنات الأساسية للكواكب – إلا أن الظروف المضطربة داخل الأقراص لا تعتبر مثالية بشكل عام لتكوين الكواكب. ومع ذلك، قد تحتوي حواف هذه الأقراص على درجات حرارة وظروف مشابهة لأقراص الكواكب الأولية المكونة للكوكب والموجودة حول النجوم الناشئة. مع مرور الوقت، هل يمكن أن يتجمع ما يكفي من الغبار معًا وينمو لتكوين كواكب؟

وللتحقق من هذا الاحتمال، أنشأ هؤلاء العلماء نموذجًا حاسوبيًا للثقب الأسود الهائل وقرص التراكم الخاص به، وأضافوا بيانات حول الظروف عند حواف هذه الأقراص. ثم لاحظوا مدى سرعة تكتل الغبار معًا وكيف نمت الكواكب الناشئة على مدى ملايين السنين.

قال بوبندرا ميشرا، عضو الفريق والباحث في جامعة كولورادو بولدر، لموقع Space.com: “لقد اكتشفنا أن الملايين من الكواكب ذات كتلة المشتري يمكن أن تتشكل على مسافة عشرات الفراسخ الفلكية (فرسخ فلكي واحد حوالي 3.3 سنة ضوئية) من الثقوب السوداء الهائلة، والتي هي أيضًا نوى مجرية نشطة”. “هؤلاء عمالقة الغبار يتجاوزون كوكب المشتريكتلة. سوف تبدو مثل كرات الحمم البركانية.”

وأضاف ميشرا أنه نظرًا لأن القرص المحيط بثقب أسود فائق الكتلة من AGN غني بالغاز أكثر مقارنة بتلك الموجودة حول نجم مثل الشمس أثناء طفولتها، فإن احتمالية تكوين الكواكب تتعزز من عدد قليل من العوالم المحتملة حول النجوم إلى ربما ملايين الكواكب حول ثقب أسود فائق الكتلة. ويوضح أن الآلية الأساسية لتكوين الكواكب حول الثقوب السوداء الهائلة ستكون ظاهرة تسمى “عدم الاستقرار المتدفق” والتي تسمح بتكوين خيوط كبيرة متعددة من الغبار. هذه هي أماكن ميلاد كميات هائلة من الكواكب. يؤدي ذلك في النهاية إلى وجود ملايين الكواكب في ضواحي قرص AGN.

ومع ذلك، فإن مثل هذه الكواكب قد تطير في العش بسرعة كبيرة. ويؤكد تقدير الفريق أن هذه الكواكب مستقرة، ولكن على الرغم من بقاء هذه الكواكب على قيد الحياة، فمن المرجح أن تهاجر شعاعيًا بعيدًا عن الثقب الأسود الهائل وحافة النوى المجرية النشطة.

قال ميشرا: “لقد اندهشنا! لم يتم العثور على هذا في سياق قرص AGN قبل استخدام نموذج عدم استقرار التدفق”. “إن زميلي فلاديمير ليرا، أستاذ علم الفلك في جامعة ولاية نيو مكسيكو (NMSU)، مشهور عالميًا في مجال تكوين الكواكب، وقد اندهشنا تمامًا عندما لاحظنا هذا النطاق من الكتلة والحجم لتكوين الكواكب.”

وأضاف ميشرا أن أطراف أقراص AGN ليست مفهومة جيدًا، مما يعني أن النتائج التي توصل إليها الفريق يمكن أن تساعد في تطوير صورة أكثر وضوحًا لقلوب المجرات النشطة. وبطبيعة الحال، ما زال الوقت مبكرًا لنظرية الفريق، وسيكون اكتشاف كواكب تدور حول ثقوب سوداء فائقة الكتلة بمثابة تأكيد مفيد لاستنتاج الفريق. من الأدوات المفيدة في هذا البحث انحناء وتضخيم الضوء الصادر من جسم في الخلفية، والذي يحدث عندما يقع جسم ضخم في المقدمة بينه وبين الأرض، وهي ظاهرة تُعرف باسم عدسة الجاذبية.

واختتم ميشرا حديثه قائلاً: “يمكن أن تساعد عدسة الجاذبية في تحديد مجموعة هذه الكواكب الموجودة على أطراف قرص النوى المجرية النشطة. ومع ذلك، فإن العثور على مثل هذه النوى المجرية ليس بالأمر السهل إلا إذا كنا محظوظين”. “أعتقد أنه يمكننا اكتشاف هذه الكواكب، لكن يتعين علينا دراسة هذا النموذج بشكل أكبر.”

تتوفر نسخة أولية مطبوعة من بحث الفريق على موقع مستودع الورق arXiv.