РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Проблемы происхождения: Голодная молодость черных дыр

Сверхмассивные черные дыры обнаруживаются в центрах галактик, появившихся лишь несколько миллионов лет спустя после Большого взрыва. Но как они успели за это время набрать всю свою колоссальную массу, совершенно непонятно.
Популярная механика
Популярная механика редакция
Проблемы происхождения: Голодная молодость черных дыр

Откуда ведут свой род самые крупные черные дыры Вселенной? По одной из гипотез, они образуются из дыр поменьше, постепенно втягивающих в себя все большие объемы материи. Однако новые теоретические исследования показывают, что в те далекие времена, когда эти небольшие дыры появились, им попросту оказывалось нечего поглощать. Так что по-прежнему остается неясным, откуда, все-таки, ведут свой род самые крупные черные дыры...

Начать, пожалуй, лучше издалека — во всех смыслах. Одни из самых ярких объектов Вселенной — квазары — отличаются крайне высокой светимостью и малыми угловыми размерами. Большинство известных квазаров обнаруживаются поблизости от центров эллиптических галактик с их сверхмассивными черными дырами. Поэтому считается, что квазары представляют собой колоссальные выбросы излучения, которые создает материя, падающая в недра гигантских черных дыр, в миллиарды раз тяжелее нашего Солнца. Они (по счастью) наблюдаются на крайнем удалении от нас — так далеко, что, судя по расчетам, появились они еще в молодой Вселенной, менее чем миллиард лет спустя после Большого взрыва.

Одна из главных загадок сверхмассивных черных дыр — источник, из которого они набирают массу. Наиболее популярна гипотеза о том, что они вырастают из небольших «зародышей», черных дыр массой около 100 солнечных. А эти дыры, в свою очередь, появились после гибели первого поколения звезд, зародившихся в ранней Вселенной. В то же время, известно, что первые звезды стали формироваться только несколько сотен миллионов лет спустя после Большого взрыва. А значит, в рамках этой гипотезы они должны были бы успеть вырасти, отработать топливо и коллапсировать, то есть пережить весь цикл классической звездной эволюции за крайне короткий срок, совершенно нехарактерный для звезд, современных нам. Но даже если это было так, у «зародышевых» дыр было, по расчетам, слишком мало времени на то, чтобы вырасти до своих невероятных размеров — тех, что воспламеняют квазары.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

И недавнее исследование, проведенное стэнфордским астрофизиком Томом Абелем (Tom Abel) с коллегами, только усложнило ситуацию. Дело в том, что в нем ученые показали, что если «зародышевые» черные дыры сформировались из первых поколений звезд, в то время им попросту было нечем «питаться».

Проведя тщательное компьютерное моделирование первого поколения звезд, которые, считается, были довольно крупными и яркими, ученые показали, что мощности излучения таких звезд достаточно, чтобы быстро уносить материю прочь от них, все дальше в пространство, недоступное для черной дыры, которая спустя миллионы лет образуется на месте звезды. Новорожденная черная дыра в их теоретическом эксперименте оказывалась буквально на голодном пайке. Лишь спустя 100 млн. лет она притягивала хоть какое-то количество материи — такие потери никак не укладываются в простой расчет, по которому они должны за несколько миллиардов лет увеличить свою массу в разы и разы. «Насколько я могу судить, — подытоживает Том Абель, — они не могут являться предшественниками сверхмассивных черных дыр».

Некоторые ученые считают, что это исследование косвенно свидетельствует в пользу альтернативной версии происхождения этих колоссальных объектов. Эта гипотеза предполагает, что огромные облака космической пыли и газа непосредственно способны коллапсировать с образованием массивной черной дыры массой от 1 тыс. до 1 млн солнечных — минуя стадию звезды. Ну а затем мощнейшее гравитационное поле такой крупной дыры позволяет ей быстро набрать требуемую массу.

Кстати, и сегодня, по мнению теоретиков, сверхмассивным черным дырам приходится несладко. Пожрав все, до чего они могли быстро дотянуться, они снова голодают — о чем мы, впрочем, уже рассказывали в заметке «Галактические пираньи».

По публикации New Scientist Space

Загрузка статьи...