بلانت‌ها؛ سیاره‌هایی که در مدار سیاه چاله‌ها می‌چرخند

تنها ستاره‌ها در مدار سیاه چاله‌های کلان‌جرم وجود ندارند؛ بلکه طبق یافته‌ها، احتمال وجود سیاره‌های کلان‌جرمی معروف به بلانت هم در اطراف آن‌ها بسیار است.

بسیاری از افراد تصور می‌کنند سیاه‌چاله‌ها ماشین‌های حریص و نابودگری هستند که همه‌چیز را از فضای اطراف خود می‌بلعند؛ اما این رفتار در تمام سیاه‌چاله‌ها صدق نمی‌کند. فضای اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم پیچده است. طبق یافته‌های گروهی از پژوهشگران در سال گذشته، احتمال وجود هزاران سیاره در منطقه‌ی ایمن اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم زیاد است.

حالا تیمی به‌رهبری کیچی وادا، از دانشگاه کاگوشیمای ژاپن، نام جدیدی به سیاره‌های موجود در مدار سیاه‌چاله‌ها داده است: بلانت‌. این تیم چگونگی شکل‌گیری بلانت‌ها از ذرات غبار اطراف سیاهچاله را محاسبه کرده و مقاله‌ی آن برای انتشار در مجله‌ی The Astrophysical Journal تأیید شده است. پژوهشگران این مقاله می‌گویند:

در این مقاله، فرایندهای تجمع غبار و وضعیت فیزیکی شکل‌گیری بلانت‌ها را بررسی می‌کنیم. طبق نتایج به‌دست‌آمده، بلانت‌ها احتمالا در اطراف هسته‌های کهکشانی فعال با درخشش نسبتا کم تشکیل شده‌اند.

تاکنون، وجود ستاره‌ها در مدار اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم تأیید شده است. برای مثال، ستاره‌شناسان دَه‌ها سال است که رقص پیچیده‌ی ستاره‌ها در اطراف ساگیتاریوس A* را بررسی می‌کنند. این سیاهچاله در مرکز کهشان راه شیری قرار دارد. همچنین طبق فرضیه‌های جدید، سیاره‌های فراخورشیدی هم می‌توانند در دام سیاه‌چاله‌ها گرفتار شوند. این سیاره‌ها می‌توانند به ستاره‌هایی تعلق داشته باشند که قبلا در دام سیاه‌چاله افتاده‌اند یا مستقلا وجود داشته باشند.

بااین‌همه، تیم وادا گروهی جدید از سیاره‌های فراخورشیدی را معرفی می‌کنند که مستقیما در اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرمی مرکز کهکشان‌ها شکل گرفته‌اند. سیاه‌چاله‌های فعال معمولا با قرص برافزایشی احاطه شده‌اند که چنبره‌ای کلان‌جرم از گازهای اطراف است و سیاهچاله از لبه‌های داخلی این قرص‌ها تغذیه می‌کند.

فرایند شکل‌گیری بلانت‌ها شباهت زیادی به شکل‌گیری سیاره‌ها در اطراف ستاره‌ها دارد: توده‌ای از ابر گازی بر اثر گرانش متراکم می‌شود و به دور خود می‌چرخد. بدین‌ترتیب، ستاره‌ی اولیه به‌وجود می‌آید. با چرخش توده‌ی گازی، مواد ابر اطراف آن قرصی را شکل می‌دهند که وارد توده می‌شوند و در فاصله‌ای کمی دورتر از ستاره، یعنی جایی که مواد وضعیت پایدارتری دارند، سیاره‌ها شکل می‌گیرند.

در فرایند شکل‌گیری سیاره، ذرات غبار قرصی را تشکیل می‌دهند که براثر نیروهای الکترواستاتیک متراکم می‌شود. بخش‌های بزرگ‌تر با یکدیگر برخورد می‌کنند و روی‌هم انباشته می‌شوند تا جایی که جرم به‌دست‌آمده به‌اندازه‌ی کافی و برای شکل‌گیری نیروهای گرانشی سنگین می‌شود. اگر اختلالی در این فرایند رخ ندهد، پس از چندمیلیون سال، سیاره‌ای جدید متولد خواهد شد.

وادا و تیمش در مقاله‌ی سال گذشته‌ی خود متوجه شدند شکل‌گیری بلانت در فاصله‌های مشخصی از سیاه‌چاله‌ها بهینه‌تر از فرایند شکل‌گیری سیاره در اطراف ستاره‌ها است؛ زیرا سرعت مدار قرص برافزایشی می‌تواند از گریز اجرام از مدار و انحراف آن‌ها به‌سمت سیاهچاله جلوگیری کند. بااین‌حال، باز‌هم مشکلاتی در محاسبات وادا و تیمش وجود داشت: ۱. در‌صورتی‌که سرعت برخورد توده‌های گاز به‌اندازه‌ی کافی سریع باشد، غبار اولیه می‌تواند باعث دور‌شدن توده‌ها از یکدیگر شود؛ ۲. توده‌ها در مرحله‌ی برخورد با سرعت بسیاری رشد می‌کنند و این سرعت منطبق با مدل تراکم طبیعی غبار نیست.

باتوجه‌به محدودیت‌های یادشده، پژوهشگران مدل شکل‌گیری بلانت را خارج از خط برفی محاسبه کردند. خط برفی به فاصله‌ای جرم مرکزی گفته می‌شود که در آن ترکیب‌های فرار به یخ تبدیل می‌شوند. طبق یافته‌های این پژوهش، درصورتی‌که مدل شکل‌گیری سیاره‌ای صحیح باشد، باید شرایطی هم برای شکل‌گیری بلانت‌ها وجود داشته باشد. اگر چسبندگی قرص کمتر از آستانه‌ی مشخصی باشد، مانع از نابودی توده‌ها در فرایند برخوردی می‌شود. ازآنجاکه شکل‌گیری بلانت‌ها مانند سیاره‌ها با محدودیت همراه نیست، این اجرام می‌توانند واقعا سنگین باشند.

در اطراف سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرمی با جرم یک میلیون خورشید، بلانت‌های مرز برفی معمولا در طول مدت ۷۰ تا ۸۰ میلیون سال نوری شکل می‌گیرند. براساس محاسبات جدید، جرم بلانت‌ها در فاصله‌ی ۱۳ سال نوری از سیاهچاله، بین ۲۰ تا ۳۰۰۰ جرم زمینی متغیر است که بسیار بیشتر از محدوده‌ی جرم سیاره‌ای است.

برای سیاه‌چاله‌های به‌اندازه‌ی تقریبا ده‌میلیون جرم خورشیدی، بلانت‌ها در قلمرو کوتوله‌های قهوه‌ای قرار می‌گیرند. کوتوله‌های قهوه‌ای اجرامی هستند که در طیفی بین ستاره‌ها و غول‌های گازی قرار می‌گیرند و در هسته‌ی آن‌ها فرایند گداخت دوتریوم رخ می‌دهد؛ اما برای گداخت هیدروژنی به‌اندازه‌ی کافی سنگین نیستند.

البته هنوز امکان رصد بلانت‌ها وجود ندارد؛ به‌همین‌دلیل، وجود آن‌ها فعلا در حد فرضیه است؛ ولی این اجرام را می‌توان در گروه اجرام کیهانی فرضی مثل قمرقمرها و پلونت‌ها قرار داد. قمرقمرها، قمرهایی هستند که خود قمر دارند و پلونت‌ها، قمر سیاره‌های فراخورشیدی بزرگ هستند که از مدار سیاره‌ای وارد مدار ستاره‌ای می‌شوند و مانند یک سیاره رفتار می‌کنند

به‌گفته‌ی پژوهشگران، بلانت‌ها می‌توانند پژوهش‌های مربوط به فضای اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را گسترش دهند. آن‌ها در مقاله‌ی خود می‌نویسند:

طبق نتایج به‌دست‌آمده، بلانت‌ها در اطراف هسته‌های کهکشانی درخشان و فعال شکل می‌گیرند. پوشش گازی بلانت از جرم آن می‌تواند بسیار اندک باشد؛ بنابراین، سیستم بلانت‌ها با سیاره‌های استاندارد مشابه زمین متفاوت است. پایداری دینامیک چنین منظومه‌ای در اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم می‌تواند موضوع جذابی برای پژوهش‌‌های آینده باشد.

پژوهش مذکور برای انتشار در مجله‌ی Astrophysical Journal تأیید شده و نسخه‌ی الکترونیکی آن در arXiv موجود است.


منبع sciencealert

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید