Цивилизация
Черные дыры, без сомнения, самые загадочные и интересные объекты во Вселенной. Несмотря на то что их существование четко не доказано до сих пор, ученые не устают строить математические модели и физические теории их возникновения и эволюции, основываясь на опосредованных данных астрономических наблюдений.
Группа британского профессора Митчелла Бегельмана предположила новый механизм формирования «старших» в семействе черных дыр – гигантских. Его публикует журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Процесс формирования черной дыры в молодой Вселенной включал две стадии, предполагают ученые. Предшественники черных дыр, сверхмассивные звезды (они могут быть в 20–100 раз тяжелее нашего Солнца), возможно, появились в первые несколько сот миллионов лет после Большого взрыва – около 14 млрд лет назад.
При определенных условиях они достигали совершенно огромных размеров – в десятки миллионов раз больше Солнца – и были, по звездным меркам, очень короткоживущими.
Их ядра испытывали коллапс всего за несколько миллионов лет. Для сравнения, «срок службы» Солнца – около 12 млрд лет.
Столь неустойчивые супермассивные звезды, выделяющие энергию за счет «сжигания» водорода, стабилизировались либо за счет собственного вращения, либо за счет магнитных полей или турбулентности. Так они содействовали быстрому росту черных дыр на месте ядра.
Главное требование к образованию супермассивных звезд – аккумулирование материи со скоростью около одной солнечной массы в год. Из-за громадного количества вещества, поглощаемого такими супермассивными звездами, в них образуются гигантские «зародыши» черных дыр – гораздо более тяжелые, чем обычные (массой в несколько Солнц). Такие черные дыры и растут очень быстро.
После того как зародыш черной дыры образовался, процесс вступает во вторую стадию — так называемой квазизвезды. В течение этой фазы черные дыры быстро растут, «заглатывая» материю из раздутого облака газа, окружающего их. Такое облако может достигать размера Солнечной системы, в которой мы живем, и быстро охлаждается.
Когда температура квазизвезды падает до определенной точки, радиация начинает выделяться в таком количестве, что газовая шапка рассеивается, и на ее месте остается черная дыра, весящая в 10 тысяч раз больше Солнца.
Таким образом, уже в начале существования такая черная дыра гораздо мощнее своих «конкурентов».
В перспективе она, поглощая газ окружающих галактик или сливаясь с другими черными дырами при мощных галактических столкновениях, может разбухнуть до миллионов или миллиардов солнечных масс.
«Ранее считалось, что гигантские черные дыры образуются при слиянии большого количества обычных черных дыр. Наша модель развития предполагает совершенно иной путь. Эволюция супермассивной звезды в квазизвезду и в гигантскую черную дыру лучше позволяет объяснить механизм относительно быстрого появления и резкого роста гигантских черных дыр. Теория слияния обычных черных дыр не объясняет этот феномен», — подчеркнул профессор Бегельман.
Астрономы надеются получить дополнительное подтверждение этой теории с помощью нового космического телескопа «Джеймс Вебб», который в 2013 году сменит «Хаббл» на посту крупнейшей внеземной обсерватории. Уникальность проекта стоимостью $4,5 млрд в том, что новый телескоп будет находиться не на околоземной орбите, а в 1,5 млн км от Земли и снимать космос он будет не в видимом, а в инфракрасном спектре. ИК-излучение позволит увидеть объекты, находящиеся в миллиардах световых лет от Земли и невидимые обычному глазу. Новый телескоп займется в том числе поиском коконоподобных супермассивных звезд на краю Вселенной. Экспериментальные данные, надеются ученые, дадут более ясную картину формирования гигантских черных дыр.