Wybuchy czarnej dziury mogą przemieniać „mini-Neptuny” w skaliste światy

Zespół astrofizyków i planetologów przewidział, że planety podobne do Neptuna, znajdujące się w pobliżu centrum Drogi Mlecznej, zostały przekształcone w planety skaliste pod wpływem wybuchu wywołanego przez pobliską supermasywną czarną dziurę.

Odkrycia te łączą symulacje komputerowe z danymi z najnowszych odkryć planet pozasłonecznych oraz obserwacjami gwiazd i czarnych dziur w promieniach X oraz w świetle ultrafioletowym. Może wydawać się dziwne, że czarne dziury mają wpływ na kształtowanie ewolucyjnego przeznaczenia planet, ale może to mieć miejsce w naszej galaktyce.

Howard Chen z Northwestern University w Evanston, który kieruje badaniem, oraz jego współpracownicy z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) w Cambridge badali środowisko najbliższej nam supermasywnej czarnej dziury – potwora o masie czterech milionów mas Słońca, znanej jako Sagittarius A* (Sgr A*).

Jak wiadomo, materia opadająca na czarną dziurę, czasami szaleńczo przez nią pożerana, generuje jasne rozbłyski promieniowania rentgenowskiego oraz ultrafioletowego. Faktycznie, teleskopy, takie jak obserwatorium rentgenowskie Chandra i XMM-Newton, dostrzegły dowody na jasne wybuchy wywołane w przeszłości przez czarną dziurę, do których doszło od 6 milionów lat temu do niewiele ponad 100 lat temu.

Zespół badający to zjawisko zastanawiał się, jaki wpływ te wybuchy w Sag A* mogły mieć na pobliskie planety. Ich praca pokazuje, że czarna dziura mogła radykalnie zmienić życie tych planet.

Autorzy rozważali to wysokoenergetyczne promieniowanie na planety o masach pomiędzy masą Ziemi i Neptuna, które znajdują się w odległości mniejszej niż 70 lat świetlnych od czarnej dziury.

Stwierdzili, że promieniowanie X oraz ultrafioletowe rozbiją dużą ilość gęstej, gazowej atmosfery takich planet w pobliżu czarnej dziury. W niektórych przypadkach pozostawiło by to gołe, skaliste jądro. Takie skaliste planety byłyby cięższe od Ziemi i są tym, co astronomowie nazywają super-Ziemią.

Takie super-Ziemie są najczęstszym rodzajem planet pozasłonecznych, jakie odkrywamy. Praca zespołu pokazuje, że w odpowiednim środowisku mogą się one tworzyć w egzotyczny sposób.

Naukowcy sądzą, że taki wpływ czarnej dziury może być jednym z najczęstszych sposobów tworzenia się skalistych super-Ziem blisko środka Galaktyki.

Chociaż niektóre z tych planet będą znajdować się w ekosferze swoich gwiazd, środowisko, w którym egzystują będzie wyzwaniem dla każdego życia. Eksplozje supernowych i rozbłyski promieniowania gamma będą burzyć te super-Ziemie, które mogą zniszczyć chemię jakiejkolwiek atmosfery pozostałej na tych planetach. Dodatkowo wybuchy supermasywnej czarnej dziury mogą spowodować uderzenie w atmosferę planety.

Planety te zostały także poddane grawitacyjnym zakłóceniom przechodzącej obok gwiazdy, która mogłaby wyrzucić planetę poza zasięg jej gwiazdy, która podtrzymuje jej życie. Do takich spotkań może dochodzić często w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej, ponieważ region ten jest tak bardzo wypełniony gwiazdami. Jak tłoczno jest w centrum Galaktyki? Astronomowie sądzą, że w odległości około 70 lat świetlnych od centrum naszej galaktyki średnia odległość między skalistymi światami wynosi od około 75 do 750 miliardów km. Dla porównania najbliższa gwiazda Układu Słonecznego jest odległa o 40 biliardów km.

Istnieją poważne wyzwania, konieczne do bezpośredniego wykrycia takich planet. Odległość od galaktycznego centrum (26 000 lat świetlnych od Ziemi), zatłoczony region i blokowanie światła przez pył i gaz powodują, że obserwacja takich planet jest trudna.

Wyzwania te jednak mogą zostać spełnione przez kolejną generację niezwykle dużych naziemnych teleskopów. Na przykład poszukiwanie tranzytów w przyszłym obserwatorium, takim jak Ekstremalnie Duży Teleskop (ELT), może wykryć dowody dla takich planet. Inną możliwością jest poszukiwanie gwiazd o niezwykłych wzorcach cząsteczek w ich atmosferze, które migrowały z dala od centrum Galaktyki.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
CfA

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.