Добавить в корзинуПозвонить
Найти в Дзене
Наука и техника AB-NEWS

Может ли планета уцелеть возле черной дыры?

Долгое время считалось, что любая планета, приблизившаяся к черной дыре, будет немедленно разорвана приливными силами. Однако современная астрофизика показывает, что это не совсем так. Главную роль здесь играет масса черной дыры: чем она больше, тем более плавно меняется гравитация вблизи горизонта событий. Например, у сверхмассивной дыры массой в 4 миллиона солнечных (как в центре Млечного Пути) горизонт событий простирается на 12 миллионов километров, а безопасная для планеты орбита может начинаться уже на расстоянии около 36 миллионов километров. На таком удалении приливные силы не страшнее земных. Гораздо сложнее объяснить, как такая планета могла бы сформироваться. У черной дыры нет привычного источника света и тепла, но есть аккреционный диск — облако перегретого газа и пыли, падающего на черную дыру. В плотных и холодных областях такого диска, на расстояниях порядка светового года от центра, теоретически возможно образование газовых гигантов массой в несколько Юпитеров за нескол
 Гипотетическая планета у черной дыры. © https://ab-news.ru
Гипотетическая планета у черной дыры. © https://ab-news.ru

Долгое время считалось, что любая планета, приблизившаяся к черной дыре, будет немедленно разорвана приливными силами. Однако современная астрофизика показывает, что это не совсем так. Главную роль здесь играет масса черной дыры: чем она больше, тем более плавно меняется гравитация вблизи горизонта событий. Например, у сверхмассивной дыры массой в 4 миллиона солнечных (как в центре Млечного Пути) горизонт событий простирается на 12 миллионов километров, а безопасная для планеты орбита может начинаться уже на расстоянии около 36 миллионов километров. На таком удалении приливные силы не страшнее земных.

Гораздо сложнее объяснить, как такая планета могла бы сформироваться. У черной дыры нет привычного источника света и тепла, но есть аккреционный диск — облако перегретого газа и пыли, падающего на черную дыру. В плотных и холодных областях такого диска, на расстояниях порядка светового года от центра, теоретически возможно образование газовых гигантов массой в несколько Юпитеров за несколько миллионов лет. Альтернативный сценарий — захват готовой планеты, случайно пролетавшей мимо. Оба пути редки, но не противоречат законам физики.

Самое удивительное свойство планеты у черной дыры — это замедление времени, предсказанное общей теорией относительности. Если планета вращается на расстоянии всего двух гравитационных радиусов от дыры массой 10 миллионов солнц, то один год на ее поверхности для внешнего наблюдателя растянется более чем на три года. Для менее массивной дыры, такой как Стрелец А* (4 миллиона солнц), на орбите в три гравитационных радиуса замедление составит около двадцати процентов: одна секунда на планете равна 1,25 секунды вдали от нее. Однако обитатели такой планеты не почувствовали бы ничего необычного — для них все процессы шли бы своим чередом.

Горизонтальная шкала гравитационных радиусов. © https://ab-news.ru
Горизонтальная шкала гравитационных радиусов. © https://ab-news.ru

Помимо замедления времени, планета у черной дыры сталкивается с проблемой излучения. Аккреционный диск разогрет до миллионов градусов и испускает жесткое рентгеновское и гамма-излучение, которое сделало бы поверхность планеты стерильной. Однако у планеты есть два возможных убежища: она может вращаться в так называемой тени диска, где поток излучения ослабевает, или находиться на достаточно большом удалении. Кроме того, существует абсолютный предел — последняя устойчивая круговая орбита, которая для невращающейся черной дыры находится на расстоянии трех гравитационных радиусов от горизонта. Внутри этой области любое тело, включая планету, неизбежно упадет на дыру.

На сегодняшний день астрономы не обнаружили ни одного подтвержденного примера планеты, вращающейся вокруг черной дыры. Однако и непреодолимых физических запретов на её существование нет. Получается, что планета возле черной дыры это не абсурд, а вызов для наших представлений о космических условиях. Она могла бы быть темным миром с замедленным временем, разогретым не солнечным светом, а трением и излучением окружающей бездны. И если когда-нибудь человечество научится заглядывать в такие области пространства, возможно, мы обнаружим, что Вселенная населена гораздо более странными мирами, чем мы могли себе представить.