Die vielleicht größte Entdeckung aus dem „Goldenen Zeitalter der Allgemeinen Relativitätstheorie“ (ca. 1960 bis 1975) war die Erkenntnis, dass im Zentrum unserer Galaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch (SMBH) existiert. Im Laufe der Zeit erkannten Wissenschaftler, dass ähnlich massereiche Schwarze Löcher für die extremen Energiemengen verantwortlich sind, die von den aktiven galaktischen Kernen (AGNs) entfernter Quasare ausgehen.
Angesichts ihrer schieren Größe, Masse und energetischen Natur wissen Wissenschaftler seit einiger Zeit, dass einige ziemlich großartige Dinge jenseits des Ereignishorizonts eines SMBH stattfinden. Aber nach a Kürzlich durchgeführte Studie von einem Team japanischer Forscher ist es möglich, dass SMBHs tatsächlich ein Planetensystem bilden können! Tatsächlich kam das Forschungsteam zu dem Schluss, dass SMBHs Planetensysteme bilden können, die unser Sonnensystem beschämen würden!
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, mit dem Titel „ Planetenentstehung um supermassive Schwarze Löcher im ActiveGalactic Nuclei “ wurde kürzlich in der . veröffentlichtAstrophysikalisches Journal. Die Studie wurde von den Professoren Keiichi Wada und Yusuke Tsukamoto von der Kagoshima University mit Unterstützung von Prof. Eiichiro Kokub vom Nationales Astronomisches Observatorium Japans (NAOJ).
Künstlerische Darstellung eines Ereignishorizonts um ein supermassives Schwarzes Loch. Quelle: ESA/Hubble, ESO, M. Kornmesse
Durch die Kombination von Expertise aus zwei verschiedenen Bereichen – aktive galaktische Kerne und Planetenentstehung – versuchte das Team herauszufinden, ob die Anziehungskraft von SMBHs Planeten auf die gleiche Weise wie Sterne bilden könnte. Nach dem am weitesten verbreiteten Modell (der Nebelhypothese ) bilden sich Planeten um junge Sterne aus einer abgeflachten (protoplanetaren) Materialscheibe, die im Laufe der Zeit allmählich akkretiert.
Junge Sterne sind jedoch nicht die einzigen Objekte in unserem Universum, die von Materialscheiben umgeben sind. Tatsächlich haben Astronomen auch schwere Scheiben aus lockerem Material in den Kernen von Galaxien beobachtet, die von der Schwerkraft eines zentralen Schwarzen Lochs dominiert wurden. Daraus berechnete das Team die Wahrscheinlichkeit, dass sich aus diesen Scheiben Planeten bilden.
Als Prof. Keiichi erklärt , zeigten ihre Ergebnisse, dass „[mit] den richtigen Bedingungen Planeten sogar in rauen Umgebungen gebildet werden könnten, wie etwa um ein Schwarzes Loch.“ Normalerweise beginnt der Prozess der Planetenentstehung in den Niedrigtemperaturgebieten einer protoplanetaren Scheibe, wo Staubkörner mit Eismänteln zu größeren Aggregaten zusammenkleben.
Das Forschungsteam wendete dieselbe Theorie der Planetenentstehung auf die Scheiben um Schwarze Löcher an und fand heraus, dass Planeten nach mehreren hundert Millionen Jahren dies tun könnten. Laut ihrer Studie wird die Umgebung mit hoher Schwerkraft, die ein Schwarzes Loch umgibt, dazu führen, dass eine protoplanetare Scheibe unglaublich dicht wird.
Künstlerische Darstellung eines Babysterns, der noch von einer protoplanetaren Scheibe umgeben ist, in der sich Planeten bilden. Bildnachweis: ESO
Dies hat den Effekt, dass die intensive Strahlung, die aus dem zentralen Bereich eines Schwarzen Lochs kommt, blockiert wird, wodurch sich Niedertemperaturbereiche bilden. Genauer gesagt zeigten ihre Berechnungen, dass sich ein massives Planetensystem bilden könnte. Als Professor Eiichiro, ein Professor am NAOJ, der sich mit der Planetenentstehung beschäftigt, erklärt :
„Unsere Berechnungen zeigen, dass etwa 10 Lichtjahre von einem Schwarzen Loch entfernt Zehntausende von Planeten mit der 10-fachen Masse der Erde entstehen könnten. Um Schwarze Löcher könnten Planetensysteme von erstaunlichem Ausmaß existieren.“
Astronomen haben beobachtet, dass einige SMBHs von Scheiben umgeben sind, die mehr als eine Milliarde Mal so viel Masse enthalten wie Scheiben, die um Sterne herum beobachtet werden. Das entspricht der hunderttausendfachen Masse unserer Sonne. Dies wirft einen interessanten Punkt auf… Wenn sich Planeten um ein SMBH herum bilden können, könnten sich dann auch Sterne bilden? Vielleicht Sterne mit ihren eigenen Planetensystemen?
Wie das aussehen würde, ist eine Frage, die sich ein Physiker gestellt hat Dr. Sean Raymond . Letztes Jahr führte er eine Reihe von Simulationen durch, die die Physik von Schwarzen Löchern in unser Sonnensystem und die Physik eines SMBH, um ein hypothetisches System zu schaffen, in dem 9 Sterne und bis zu 550 bewohnbare Planeten ein zentrales Schwarzes Loch umkreisen – das sogenannte „ Das ultimative Sonnensystem des Schwarzen Lochs “ (Video unten).
Derzeit gibt es keine Techniken, mit denen Planeten um ein Schwarzes Loch herum entdeckt werden könnten. Die am weitesten verbreiteten Methoden – Transitphotometrie und der Doppler-Spektroskopie – wäre praktisch nutzlos, da Schwarze Löcher kein Licht emittieren und ihre Gravitationskraft wahrscheinlich viel zu groß ist, um jemals von einem Planetensystem ausgeglichen zu werden.
Das Team erwartet jedoch, dass diese Studie und ähnliche Forschungen ein neues Feld der Astronomie erschließen könnten. Und mit dem jüngsten Erfolg des Event Horizon Telescope (das die erstes Bild eines Ereignishorizonts im April dieses Jahres) ist es möglich, dass wir am Rande einer Ära stehen, in der Astronomen Schwarze Löcher direkt beobachten und studieren können.
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