ТЕКСТ: София Нескучная
ФОТО: April Hobart, NASA
Первые черные дыры по Вселенной появились и развивались внутри гигантских, похожих на звезды «коконов». Стабилизированные сильным электромагнитным полем или вращением, они поглощали материю вокруг и позволяли развиваться внутри себя гигантским черным дырам, уже при рождении весящим в тысячи раз больше обычных.
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. Источник: gazeta.ru.
Рейтинг публикации:
|
Статус: |
Группа: Гости
публикаций 0
комментариев 0
Рейтинг поста:
Астрономы обнаружили, что механизм рождения первых черных дыр во Вселенной отличался от механизма рождения их современных собратьев. Статья ученых появилась в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Колорадского университета, сотрудники которого принимали участие в работе.
Считается, что черные дыры появляются в результате гравитационного коллапса звезды на последнем этапе ее развития. По словам астрономов, предыдущие модели не учитывали, что первые звезды во много раз превосходили по массе существующие светила, поэтому процесс появления дыр в них отличался.
По мнению исследователей, миллиарды лет назад события развивались по следующему сценарию. Сначала внутри звезды образовывалась черная дыра - зародыш, которая начинала интенсивно поглощать материю. При этом звезда вступала в так называемую фазу квазизвезды - черная дыра в центре и звездная оболочка снаружи. Затем газовая оболочка звезды начинала расширяться, пока не достигала размеров, сравнимых с размерами Солнечной системы.
После этого образовывалось облако газа, в центре которого располагается черная дыра, масса которой могла достигать 10 тысяч солнечных, что во много раз больше современных черных дыр звездной массы.
По словам исследователей, новая схема позволяет объяснить, каким образом в молодой Вселенной существовали сверхмассивные черные дыры. Cчитается, что эти объекты образовывались в результате слияния более мелких дыр. В данном случае, из-за высокой массы начальных объектов процесс роста сверхмассивных дыр шел крайне быстро.
Совсем недавно другая группа астрофизиков предложила альтернативную теорию формирования сверхмассивных черных дыр. Ученые полагают, что первые дыры были обычных размеров. Они нагревали окружающий их газ, что препятствовало формированию звезд (для этого процесса необходима относительно невысокая температура материи). В результате во Вселенной появлялись огромные облака газа, в которых формирование звезд не происходило. По мнению ученых, в результате коллапса этих облаков и сформировались сверхмассивные черные дыры. (Lenta.ru)