超巨大ブラックホールの周りを周回する惑星があるかもしれない

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恐らく「一般相対性理論の黄金時代」(およそ1960年から1975年)からもたらされた最大の発見は、銀河の中心に超大質量ブラックホール(SMBH)が存在するという認識でした。やがて科学者たちは、同様に大規模なブラックホールが遠方のクエーサーの活動銀河核(AGN)から放出される極端な量のエネルギーの原因であることに気づきました。

科学者たちは、その膨大なサイズ、質量、エネルギッシュな性質を考えると、SMBHのイベントの地平線を越​​えて、かなり素晴らしいことが起こることを以前から知っていました。しかし、日本の研究者チームによる最近の研究によると、SMBHが実際に惑星のシステムを形成できる可能性があります。実際、研究チームは、SMBHが太陽系を恥とする惑星系を形成する可能性があると結論付けました!

彼らの発見を説明する研究、「アクティブ銀河核における超大質量ブラックホールの周りの惑星形成」は、最近出版されました。 天体物理ジャーナル。研究は、国立天文台国立天文台(国立天文台)の國部英一郎教授の助力を得て、鹿児島大学の和田圭一教授と塚本裕介教授によって実施されました。

2つの異なる分野(アクティブな銀河核と惑星形成)の専門知識を組み合わせて、チームは、SMBHの引力が星と同じように惑星を形成できるかどうかを決定しようとしました。最も広く受け入れられているモデル(星雲仮説)に従って、惑星は若い星の周りに物質の平らな(原始惑星)円盤から形成され、時間の経過とともに徐々に付着します。

しかし、若い星だけが宇宙の周りに物質の円盤を持っている私たちの宇宙のオブジェクトではありません。実際、天文学者は銀河の核に緩い物質の重い円盤も観測しました。これは中央のブラックホールの重力によって支配されていました。これから、チームはこれらの円盤から惑星が形成される可能性を計算しました。

ケイイチ教授が説明したように、彼らの結果は、「適切な条件があれば、ブラックホールの周りなどの過酷な環境でも惑星が形成される可能性がある」ことを示しました。通常、惑星形成のプロセスは原始惑星系円盤の低温領域で始まります。そこでは、氷のマントルを伴うダスト粒子が互いにくっついて、より大きな集合体を形成します。

研究チームは、この同じ惑星形成理論をブラックホール周辺の円盤に適用し、惑星が数億年後に存在する可能性があることを発見しました。彼らの研究によると、ブラックホールを取り巻く高重力環境は、原始惑星系円盤を信じられないほど高密度にするでしょう。

これは、ブラックホールの中央領域からの強い放射を遮断し、低温領域を形成する効果があります。さらに、彼らの計算は、惑星の巨大なシステムが形成される可能性があることを示しました。 NAOJの惑星形成を研究する教授である栄一郎教授は、次のように説明しています。

「私たちの計算では、地球の10倍の質量を持つ数万の惑星がブラックホールからおよそ10光年で形成される可能性があることが示されています。ブラックホールの周りには、驚くべき規模の惑星系が存在する可能性があります。」

天文学者は、いくつかのSMBHが、星の周りで観測された円盤の10倍以上の質量を含む円盤で囲まれていることを観測しています。これは、太陽の質量の10万倍にも上ります。これは興味深い点を提起します…もし惑星がSMBHの周りに形成できれば、星も形成できるでしょうか?おそらく、独自の惑星系を持つ星ですか?

これはどのように見えるかというと、物理学者のショーンレイモンド博士が取り組んだ質問です。昨年、彼は一連のシミュレーションを行い、ブラックホールの物理学とSMBHの物理学を組み込んで、9つの星と550もの居住可能な惑星が中央のブラックホールを周回する仮想システムを作成しました。ブラックホールの究極の太陽系」(下の動画)。

現在、ブラックホール周辺の惑星を検出するために使用できる手法はありません。ブラックホールは光を放出せず、その重力は惑星のシステムによって相殺するには大きすぎる可能性が高いため、最も広く使用されている方法(通過測光とドップラー分光法)は事実上役に立たないでしょう。

しかし、チームは、この研究と同様の研究が新しい天文学の分野を切り開くことを期待しています。そして、最近のイベントホライズン望遠鏡の成功(今年の4月にイベントホライズンの最初の画像をキャプチャした)により、天文学者がブラックホールを直接観察および研究できる時代の瀬戸際にいる可能性があります。

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