Blanets:超大质量的黑洞行星

一般来说,我们将黑洞看做是星辰大海里的险恶绝地。但它们并非总是如此。活跃的超大质量黑洞周围的环境非常复杂,去年,有一组天文学家表明,每个超大质量黑洞周围都有片安全区,数千颗行星可以在那里绕着黑洞公转。

现在,由日本鹿儿岛大学的和田敬一领导的团队为这些黑洞行星命名为“blanets”——令人愉悦的名字,至少非常好记——就是行星planets首字母上下翻个个。

当然,日本的天文学家还顺带研究了一番这些blanets的起源:可能是黑洞附近的尘埃凝集而成。

他们在提交给《天体物理学期刊》的论文里写道,“我们研究了灰尘凝结过程和blanet形成的物理条件。结果表明,在生命周期相对较短的发光度活跃的银河核周围可能会形成blanet。”

我们知道,可以在超大质量黑洞周围的轨道上发现恒星——数十年来,天文学家一直在观察人马座A *(位于银河中心的超大质量黑洞)周围恒星的复杂舞蹈。

也有人假设那里存在着既围绕着恒星旋转,也可以被黑洞捕获的行星。

但是和田敬一的团队提出了一种新的系外行星,它们直接在超大质量黑洞周围形成。活跃的黑洞被吸积盘围绕着,巨大的灰尘和气体在周围盘旋,而气态盘的内缘被吸入黑洞。

这很像恒星系里行星形成的方式。气体云中的团块在重力作用下坍塌,旋转;得到原星。当它旋转时,来自周围气态层的物质形成了一个向其馈入的圆盘,而离恒星稍远一些,气体更稳定地旋转,从而形成了行星。

在行星形成过程中,由于静电力,组成磁盘的灰尘颗粒开始粘在一起。然后,这些较大的碎片开始相互碰撞,逐渐积累越来越多的颗粒,直到物体足够大以至于重力足够显著——可以自行捕获周边的物质。

和田敬一和他的团队在去年的论文中发现,在距黑洞足够的距离处,blanet的形成可能比恒星周围的效率更高,因为吸积盘的旋转速度足够快,可以阻止物体逃离轨道。并向黑洞漂流。

但是他们的计算存在一些问题。首先,有可能的是,如果气团的碰撞速度足够高,则最初的尘埃聚集体会彼此粉碎而不是粘在一起。其次,团块在碰撞阶段可能会迅速增长,这不适合更自然的粉尘密度模型。

考虑到这些限制,研究小组重新构建了他们的blanet模型。在黑洞、恒星等天体的周围有一个临界区域,这里恰好是挥发性化合物能够凝结成冰的分界线,因此被称为雪线。他们发现,在超大质量黑洞的雪线以外,如果圆盘的粘度低于某个阈值,则将防止聚集体在碰撞时相互破坏。而且,由于blanet的生长过程不受与行星相同的限制,因此它们是绝对的怪兽。

离黑洞越远,它们就越大。根据最新计算,在距黑洞约13光年处,blanet的质量范围可能在20到3000个地球质量之间,这正好是我们所知道的行星质量的上限。

对1000万太阳质量的黑洞来说,blanet的质量很容易达到棕矮星的程度:位于气体巨型行星和恒星之间的物体,在其核心中融合了氘,但又不足以发现氢聚变。

当然,我们实际上无法检测到这些对象,这意味着它们目前还只是纯粹假说中的对象。但是,研究人员指出,blanet为探索超大质量黑洞周围的极端空间开辟了有趣的途径。

原文:https://www.sciencealert.com/we-have-ploonets-we-have-moonmoons-now-hold-onto-your-hats-for-blanets

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