یافته جدید: میلیونها سیاره ممکن است در اطراف سیاهچالهها متولد شوند
پژوهشی جدید نشان میدهد که مرکز فعال کهکشانها ممکن است یکی از پربازدهترین مناطق جهان برای شکلگیری سیارهها باشد؛ محیطی که در آن نه فقط چند سیاره، بلکه شاید میلیونها جهان جدید متولد شوند. حتی برخی از این اجرام ممکن است آنقدر بزرگ شوند که ویژگیهایی شبیه ستارهها پیدا کنند یا سرانجام به سیاهچاله تبدیل شوند.
بیشتر کهکشانهای شناختهشده جهان، ازجمله کهکشان راه شیری، در مرکز خود سیاهچالهای کلان جرم دارند. جرم این سیاهچالهها میتواند از میلیونها تا میلیاردها برابر جرم خورشید باشد. با وجود این، اغلب آنها در حالت نسبتاً آرام قرار دارند، زیرا ماده کافی برای بلعیدن در اطرافشان وجود ندارد.
اما این وضعیت همیشه پایدار نیست. گاهی در پی رویدادهایی مانند برخورد و ادغام دو کهکشان، مقدار زیادی گاز و غبار به سمت مرکز کهکشان سرازیر میشود. هنگامی که این مواد به سوی سیاهچاله سقوط میکنند، پیش از رسیدن به آن در قرصی عظیم و چرخان پیرامون سیاهچاله جمع میشوند. در چنین شرایطی، مرکز کهکشان به چیزی تبدیل میشود که اخترشناسان آن را «هسته فعال کهکشانی» مینامند.
هستههای فعال کهکشانی از درخشانترین اجرام جهان هستند. انرژی عظیم آنها نه از خود سیاهچاله، بلکه از اصطکاک و فشردهشدن مواد درون قرص برافزایشی اطراف آن تولید میشود. این مرحله میتواند میلیونها سال ادامه داشته باشد.
گروهی از پژوهشگران به سرپرستی بری مککرنان از دانشگاه شهری نیویورک بررسی کردهاند که آیا این محیطهای بسیار متراکم و غبارآلود میتوانند محل شکلگیری سیارهها نیز باشند یا خیر. به گزارش نیوساینتیست، پژوهشگران با استفاده از مدلهای رایانهای، رفتار قرصهای گاز و غبار پیرامون یک هسته فعال کهکشانی معمولی را شبیهسازی کردند. نتایج نشان داد شرایط موجود در این قرصها برای چسبیدن ذرات غبار به یکدیگر و تشکیل اجرام بزرگتر بسیار مناسب است.
در منظومه شمسی نیز سیارهها از همین فرایند شکل گرفتهاند. حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش، ذرات ریز موجود در قرص گاز و غبار اطراف خورشید جوان بهتدریج به هم چسبیدند و سنگریزهها، سیارکها و درنهایت سیارهها را پدید آوردند. اما تفاوت اصلی اینجاست که قرصهای اطراف هستههای فعال کهکشانی بسیار بزرگتر و غنیتر از قرصهای سیارهساز معمولی هستند.
شرایط موجود در قرصهای پیرامون سیاهچالهها برای چسبیدن ذرات غبار به یکدیگر و تشکیل اجرام بزرگتر بسیار مناسب است
به گفته پژوهشگران، مقدار غبار موجود در قرصها آنقدر زیاد است که سیارهها میتوانند به اندازههایی برسند که در محیطهای دیگر جهان مشاهده نشده است. برخی از آنها ممکن است در حد سیاره مشتری یا حتی بیشتر، بزرگ شوند؛ با این تفاوت که برخلاف مشتری که عمدتاً از گاز تشکیل شده است، این اجرام میتوانند ماهیتی عمدتاً سنگی داشته باشند.
این جهانهای عظیم احتمالاً محیطهایی بسیار خشن خواهند داشت. از آنجا که تعداد زیادی جرم در فضای نسبتاً محدودی در حال شکلگیری هستند، برخوردهای مکرر میان آنها اجتنابناپذیر خواهد بود. چنین برخوردهایی میتواند سطح بسیاری از این سیارهها را به اقیانوسهایی از سنگ مذاب و گدازه تبدیل کند.
عجیبترین بخش ماجرا زمانی رخ میدهد که برخی از این سیارهها به رشد خود ادامه دهند. مککرنان توضیح میدهد که بعضی از این اجرام ممکن است آنقدر جرم جمع کنند که فشار و دمای مرکز آنها به حدی برسد که واکنشهای همجوشی هستهای آغاز شود. همجوشی هستهای همان فرایندی است که در قلب خورشید و سایر ستارهها رخ میدهد و انرژی آنها را تأمین میکند.
در چنین حالتی، این اجرام دیگر سیاره معمولی نخواهند بود. مککرنان از آنها با عنوان «ستارههای بیگانه بسیار عجیب» یاد میکند؛ اجرامی که ممکن است از مواد سنگی تشکیل شده باشند اما درون خود فرایندهای ستارهای را تجربه کنند.
- ستارهشناسان پس از ۵۰ سال معمای سیاهچاله راه شیری را حل کردند1 روز قبلمطالعه '4
- سیاهچالههای نخستین نمردهاند؛ یادگارهای بیگ بنگ احتمالاً همان ماده تاریک هستند01 اسفند 04مطالعه '3
- سیاهچالهها چقدر میتوانند بزرگ شوند؟04 مهر 04مطالعه '5
سناریوی دیگری نیز ممکن است رخ دهد. برخی از این اجرام میتوانند مقدار زیادی گاز از محیط اطراف جذب کنند و درنهایت تحتتأثیر گرانش خود فروبپاشند. نتیجه این فرایند میتواند تشکیل سیاهچالههایی با جرم متوسط باشد؛ ردهای از سیاهچالهها که جرم آنها بین سیاهچالههای معمولی ستارهای و سیاهچالههای کلانجرم قرار میگیرد و منشأ آنها هنوز یکی از پرسشهای مهم اخترفیزیک است.
ابعاد این فرایند نیز چشمگیر است. قرصهای غبار پیرامون هستههای فعال کهکشانی میتوانند دهها سال نوری گستردگی داشته باشند. درمقابل، فاصله خورشید تا نزدیکترین ستاره حدود ۴٫۲ سال نوری است. بنابراین منطقهای که در آن سیارهها شکل میگیرند، میتواند هزاران برابر بزرگتر از منظومه شمسی باشد.
شان ریموند از دانشگاه بوردو فرانسه که در پژوهش مشارکت نداشته است، میگوید اخترشناسان قبلاً نیز میدانستند که ستارهها و سیارهها میتوانند در نزدیکی سیاهچالهها شکل بگیرند، اما شکلگیری سیاره در چنین مقیاس عظیمی تاکنون بهطور جدی بررسی نشده بود. به گفته او، هستههای فعال کهکشانی ممکن است در میان بهترین مکانهای جهان برای تولید دنیاهای جدید قرار داشته باشند.
قرصهای غبار پیرامون هستههای فعال کهکشانی میتوانند دهها سال نوری گستردگی داشته باشند
البته همه این سیارهها سرنوشت آرامی نخواهند داشت. گرانش شدید محیط و برهمکنشهای مداوم میان میلیونها جرم میتواند باعث شود بسیاری از آنها به درون سیاهچاله مرکزی سقوط کنند یا از مرکز کهکشان به بیرون پرتاب شوند. بااینحال، برخی از آنها احتمالاً برای مدت طولانی باقی خواهند ماند و شاید حتی بتوان آنها را رصد کرد.
یکی از روشهای احتمالی برای شناسایی چنین سیارههایی «ریزهمگرایی گرانشی» است. در این پدیده، گرانش جسمی بسیار پرجرم مانند سیاره یا ستاره، مانند عدسی طبیعی عمل میکند و مسیر نور ستارهای دوردست را خم و در برخی موارد تقویت میکند. اگر سیارهای در مسیر دید ما و ستارهای دوردست قرار بگیرد و از مقابل آن بگذرد، گرانش آن سیاره باعث ایجاد تغییر بسیار کوچک اما قابل اندازهگیری در روشنایی نور ستاره میشود. همین تغییر ظریف به دانشمندان امکان میدهد وجود سیاره را حتی بدون دیدن مستقیم آن، تشخیص دهند.
اخترشناسان امیدوارند تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا که قرار است بهزودی به فضا پرتاب شود، بتواند چنین سیگنالهایی را شناسایی کند.
مککرنان به نکته جالب دیگری نیز اشاره میکند. اخترشناسان سالهاست مشاهده کردهاند که بسیاری از هستههای فعال کهکشانی دچار تغییرات نامنظم روشنایی میشوند و اصطلاحاً «سوسو» میزنند. او معتقد است بخشی از این تغییرات ممکن است ناشی از عبور تعداد زیادی جرم کوچک از مقابل ناحیه درخشان مرکزی باشد. اگر این فرضیه درست باشد، این اجرام میتوانند همان سیارههای تازهمتولدشده باشند. مککرنان میگوید: «این اجرام باید وجود داشته باشند. پرسش اصلی این است که آیا میتوانیم آنها را ببینیم؟»
پژوهش هنوز در مرحله پیشانتشار قرار دارد و در پایگاه arXiv منتشر شده است.