บางทีการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดมาจาก“ ยุคทองของสัมพัทธภาพทั่วไป” (แคลิฟอร์เนีย 1960 ถึง 1975) คือการตระหนักว่าหลุมดำมวลมหาศาล (SMBH) มีอยู่ที่ใจกลางกาแลคซีของเรา ในเวลาต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้ตระหนักว่าหลุมดำขนาดใหญ่ในทำนองเดียวกันนั้นมีหน้าที่รับผิดชอบต่อพลังงานจำนวนมหาศาลที่เปล่งออกมาจากนิวเคลียสกาแล็กซี่ (active galactic nuclei (AGNs)) ของควาซาร์ที่อยู่ห่างไกล
ด้วยขนาดที่แท้จริงมวลและธรรมชาติที่กระฉับกระเฉงนักวิทยาศาสตร์ได้รู้จักกันมานานแล้วว่ามีบางสิ่งที่ยอดเยี่ยมเกิดขึ้นเหนือขอบฟ้าเหตุการณ์ของ SMBH แต่จากการศึกษาล่าสุดโดยทีมนักวิจัยชาวญี่ปุ่นเป็นไปได้ว่า SMBH สามารถสร้างระบบดาวเคราะห์ได้จริง! ในความเป็นจริงทีมวิจัยได้ข้อสรุปว่า SMBH สามารถสร้างระบบดาวเคราะห์ที่จะทำให้ระบบสุริยะของเราอัปยศ!
การศึกษาที่อธิบายการค้นพบของพวกเขามีชื่อว่า“ การก่อตัวดาวเคราะห์รอบหลุมดำขนาดใหญ่พิเศษในนิวเคลียส ActiveGalactic” ได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ วารสารฟิสิกส์ดาราศาสตร์. การศึกษาดำเนินการโดยอาจารย์ Keiichi Wada และ Yusuke Tsukamoto จากมหาวิทยาลัย Kagoshima ด้วยความช่วยเหลือของศาสตราจารย์ Eiichiro Kokub จากหอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติญี่ปุ่น (NAOJ)
การรวมความเชี่ยวชาญจากสองสาขาที่แตกต่างกัน - นิวเคลียสกาแลกติกและการก่อตัวดาวเคราะห์ - ทีมพยายามค้นหาว่าแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงของ SMBH สามารถก่อตัวดาวเคราะห์ได้เช่นเดียวกับที่ดาวฤกษ์ทำ ตามแบบจำลองที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมากที่สุด (Nebular Hypothesis) ดาวเคราะห์ก่อตัวรอบดาวฤกษ์อายุน้อยจากดิสก์ของวัตถุซึ่งมีมวลแบนราบ (protoplanetary) ซึ่งค่อยๆเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเวลาผ่านไป
อย่างไรก็ตามดาวอายุน้อยไม่ได้เป็นวัตถุเดียวในจักรวาลของเราที่มีดิสก์ของวัตถุรอบตัวพวกมัน ในความเป็นจริงแล้วนักดาราศาสตร์ยังได้สังเกตดิสก์ขนาดใหญ่ที่เป็นวัสดุหลวมในนิวเคลียสของกาแลคซีซึ่งถูกครอบงำด้วยแรงโน้มถ่วงของหลุมดำกลาง จากนี้ทีมคำนวณความน่าจะเป็นของดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นจากดิสก์เหล่านี้
ดังที่ศาสตราจารย์เคอิจิอธิบายผลของพวกเขาแสดงให้เห็นว่า“ ด้วยสภาพที่เหมาะสมดาวเคราะห์สามารถก่อตัวได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นรอบหลุมดำ” ตามปกติแล้วกระบวนการก่อตัวของดาวเคราะห์จะเริ่มขึ้นในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่ซึ่งเม็ดฝุ่นที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งปกคลุมเข้าด้วยกันเพื่อก่อให้เกิดมวลรวมที่มากขึ้น
ทีมวิจัยได้ประยุกต์ใช้ทฤษฎีการก่อตัวดาวเคราะห์นี้กับดิสก์รอบหลุมดำและพบว่าดาวเคราะห์สามารถผ่านไปหลายร้อยล้านปี จากการศึกษาของพวกเขาพบว่าสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงสูงซึ่งล้อมรอบหลุมดำจะทำให้ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์มีความหนาแน่นสูงอย่างไม่น่าเชื่อ
สิ่งนี้จะมีผลในการปิดกั้นการแผ่รังสีที่รุนแรงที่มาจากภาคกลางของหลุมดำทำให้เกิดบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ การคำนวณของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าระบบดาวเคราะห์ขนาดใหญ่สามารถก่อตัวขึ้นได้ ในฐานะที่เป็นศาสตราจารย์ Eiichiro ศาสตราจารย์ของ NAOJ ผู้ศึกษาการก่อตัวดาวเคราะห์อธิบายว่า:
“ การคำนวณของเราแสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์หมื่นดวงที่มีมวล 10 เท่าของมวลโลกน่าจะก่อตัวขึ้นได้ประมาณ 10 ปีแสงจากหลุมดำ รอบ ๆ หลุมดำอาจมีระบบดาวเคราะห์ที่มีสเกลที่น่าอัศจรรย์”
นักดาราศาสตร์สังเกตว่า SMBH บางตัวถูกล้อมรอบด้วยดิสก์ที่มีมวลมากกว่าหนึ่งพันล้านเท่าของมวลเท่าที่ดิสก์สำรวจรอบดาวฤกษ์ ที่ได้ผลมากถึงหนึ่งแสนเท่ามวลดวงอาทิตย์ของเรา นี่เป็นจุดที่น่าสนใจ…ถ้าดาวเคราะห์สามารถก่อตัวขึ้นรอบ ๆ SMBH ได้ดาวก็ก่อตัวขึ้นเช่นกัน? บางทีดาวฤกษ์ที่มีระบบดาวเคราะห์เป็นของตัวเอง?
สิ่งนี้จะมีลักษณะเป็นคำถามที่ถูกแก้ไขโดยนักฟิสิกส์ดร. ฌอนเรย์มอนด์ เมื่อปีที่แล้วเขาได้จัดทำแบบจำลองที่รวมฟิสิกส์ของหลุมดำไว้ในระบบสุริยะของเราและฟิสิกส์ของ SMBH เพื่อสร้างระบบสมมุติที่ซึ่งมีดาว 9 ดวงและดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้ 550 ดวงโคจรรอบหลุมดำกลางเรียกว่า“ ระบบสุริยะของ Black Hole Ultimate” (วิดีโอด้านล่าง)
ขณะนี้ไม่มีเทคนิคที่สามารถใช้ตรวจจับดาวเคราะห์รอบหลุมดำได้ วิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย - Transit Photometry และ Doppler Spectroscopy - จะไร้ประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากหลุมดำปล่อยไม่มีแสงและแรงโน้มถ่วงของมันน่าจะมากเกินไปที่จะถูกชดเชยด้วยระบบดาวเคราะห์
อย่างไรก็ตามทีมคาดหวังว่าการศึกษานี้และการวิจัยที่คล้ายกันสามารถเปิดสาขาดาราศาสตร์ใหม่ได้ และด้วยความสำเร็จล่าสุดของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (ซึ่งถ่ายภาพแรกของขอบฟ้าเหตุการณ์ในเดือนเมษายนของปีนี้) เป็นไปได้ว่าเรากำลังจะเข้าสู่ยุคที่นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตและศึกษาหลุมดำโดยตรง
