研究发现：超大质量黑洞周边可能孕育数百万颗行星

IT之家 6 月 15 日消息，一组科学家有了惊人发现：星系中明亮且活动剧烈的区域 —— 活动星系核，由不断吞噬物质的超大质量黑洞提供能量，这里或许是数百万颗行星的诞生地。活动星系核亮度极高，其光芒往往能超过所在星系内所有恒星的总光度。当超大质量黑洞被海量气体与尘埃包裹时，就会形成活动星系核。这些物质会汇聚成扁平的盘状云团，也就是吸积盘，并围绕黑洞旋转。吸积盘中的一部分物质会逐渐被黑洞吞噬，其余物质则被导向黑洞两极，随后以接近光速的高能等离子体喷流形式向外喷射。中心超大质量黑洞的质量可达太阳的数百万倍乃至数十亿倍，其巨大引力会让吸积盘内的气体和尘埃产生剧烈摩擦，使这些物质在整个电磁波谱范围内发出耀眼光芒。这一发现出人意料。尽管活动星系核遍布气体和尘埃，而二者正是构成行星的基础物质，但吸积盘内部环境动荡，通常并不被认为适合行星形成。不过，吸积盘边缘的温度与环境，和新生恒星周围孕育行星的原行星盘十分相似。久而久之，这里的尘埃能否不断聚集，最终演化成行星？为验证这一猜想，科学家构建了超大质量黑洞及其吸积盘的计算机模型，并录入吸积盘边缘的环境数据，模拟数百万年间尘埃的聚集速度以及原始行星的成长过程。科罗拉多大学博尔德分校的研究人员、团队成员布彭德拉・米什拉在接受 Space.com 采访时表示：“我们发现，在距离活动星系核内超大质量黑洞数十秒差距（1 秒差距约合 3.3 光年）的区域，能够形成数百万颗质量堪比木星的行星。这些气态巨行星质量甚至超过木星，外观如同炽热的熔岩球。”米什拉补充道，相较于幼年太阳周围的原行星盘，活动星系核黑洞的吸积盘气体含量更高，行星形成的潜力也大幅提升：普通恒星周围或许只能诞生少数行星，而超大质量黑洞周边却可能孕育出数百万颗。他解释，这类行星的形成机制是流体不稳定性，该效应会催生大量粗大的尘埃流，而尘埃流正是海量行星的温床，最终让数百万颗行星潜藏在活动星系核吸积盘的外围区域。不过，这类行星或许很快就会脱离原生区域。团队测算证实，这些行星本身状态稳定，但即便能够存续，它们也大概率会沿径向逐渐远离超大质量黑洞与活动星系核边缘。“我们都大为震惊。此前从未有人借助流体不稳定性模型，在活动星系核吸积盘中发现这类行星。”米什拉说，“我的同事弗拉基米尔・莱拉是新墨西哥州立大学的天文学教授，也是行星形成领域的国际权威。当我们观测到这里能形成规模、质量如此可观的行星群时，二人都倍感意外。”米什拉还提到，目前人类对活动星系核吸积盘外围区域的认知还十分有限，该研究成果将有助于我们更清晰地揭开活动星系核心的奥秘。当然，这套理论目前仍处于初步阶段，若能实际探测到超大质量黑洞周边的行星，便可有力佐证本次结论。而引力透镜效应将成为重要探测工具：当大质量天体位于地球与遥远天体之间时，前方天体会扭曲并放大后方天体的光线，利用这一现象就有望开展相关观测。米什拉总结道：“引力透镜能够帮助我们定位活动星系核吸积盘外围的行星群，但想要找到合适的观测目标并非易事，很大程度上需要运气。我相信这些行星终将被探测到，不过我们还需进一步完善相关模型。”IT之家注意到，该团队的研究预印本已发布在学术论文平台 arxiv 上。