Лента TH Статьи о науке и технике


Выявлена причина сверхбыстрого роста парных черных дыр

∴ 164

Выявлена причина сверхбыстрого роста парных черных дыр

Найден ответ на вопрос — почему сверхбыстро растут сверхмассивные черные дыры?

Астрофизиков давно интересует, как сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) достигают массы, равной примерно массе 20 миллиардов Солнц? Выяснилось, что уже в первые миллиарды лет развития Вселенной черные дыры (ЧД) становились монстрами. Но почему? Ведь обычно ЧД формируются из звезд, и при этом их масса составляет от десятков до сотен масс Солнца. Как же они набрали миллионы и миллиарды? И почему еще миллиарды лет назад одни достигли гигантских масс, а другие остались «скромниками», такими как Стрельц А*?

Группа астрономов во главе с Крисом Никсоном (Колорадский университет в Боулдере, США), выдвинули предположение, что именно неординарная ситуация с образованием парных ЧД является причиной неравномерности их популяций и быстрого роста в период ранней Вселенной. Во время слияния двух галактик, а такие процессы идут уже более десятки миллиардов лет, черные дыры, находившиеся в их центрах, приближаются друг к другу по спирали. И если стабильные структуры ядер галактик взаимодействуют с одним центром гигантского притяжения, исходящего из ЧД, то в данном случае нарушается стабильность в ядре. Нестабильный аккреционный диск неупорядоченной формы выстраивается вокруг такой пары, и претерпевает периодические «обрушения», что обуславливает падение значительного количества вещества диска в черную дыру скорее обычного.

Как правило, вещество, поглощаемое ЧД, вначале притягивается на аккреционный диск, который регулирует скорость его поглощения — через него проходит строго определенный объем вещества в единицу времени. Вот этот процесс и обуславливал скорость роста черных дыр и не допускал появления сверхмассивных объектов на заре Вселенской истории. Однако вероятно, что при каких-то условиях темпы поглощения вещества могут увеличиваться. Как поясняет Крис Никсон, внутренние процессы, идущие в газовом диске и регулируемые давлением и вязкостью, могут быть пересилены гравитационной тягой двойной ЧД. В результате газовые кольца разрываются, и ЧД может их поглотить гораздо быстрее. Авторы гипотезы считают, что ускоренное поглощение вещества — один из нескольких факторов, способствующих ускорению аккреции на черной дыре в 10000 раз по сравнению со стандартной ситуацией, когда гравитационные силы ЧД не нарушают целостность газового диска.

Как показала симуляция, иногда ЧД не поглощают газ, а выбрасывают его в окружающее пространство, что порождает ударные волны и, как следствие, коллапс протозвездных облаков, из которых образуются звезды и звездные системы. Научная группа Криса Никсона считает, что подобные процессы выглядят очень ярко, видны даже на больших расстояниях и доступны для наблюдения. Ранее уже высказывались гипотезы о влиянии неустойчивости аккреционного диска на сверхбыстрый рост СМЧД. Но именно эта группа ученых впервые связала такое событие с образованием пары ЧД и расчетом его скорости, что понятно объясняет причину образования СМЧД — акселератов. Теперь становится понятным, почему некоторые подобные объекты достигли гигантских масс еще в самом начале развития Вселенной, а другие сохранили сравнительно скромную массу. Не во всех галактиках шли процессы формирования разных размеров. Даже если случались столкновения подобные тому, которое, возможно, произошло между Млечным путем и туманностью Андромеды миллиарды лет тому назад, их скорости были очень велики для образования пары ЧД в центре, которая смогла бы превратиться в гигантскую Черную дыру весом в миллиарды солнечных масс.

Если следовать этой модели, получается, что все еще есть вероятность появления сверхгиганта в нашей Галактике. Через несколько миллиардов лет снова произойдет столкновение с туманностью Андромеды, на длительный период резко повысится скорость роста ЧД, и после их слияния появится новый мега-гигант.