Чорні діри можуть утворюватися й іншим чином, доводять вчені

Астрофізики знайшли докази можливості безпосереднього утворення чорних дір, а не від залишку зірки.

Утворення чорних дір в ранньому Всесвіті, сформованих таким чином, може дати ученим пояснення щодо присутності надзвичайно масивних дір на дуже ранній стадії історії нашого Всесвіту, розповідають в Університеті Західного Онтаріо.

Шантану Басу та Арпан Дас із департаменту фізики і астрономії вказаного університету розробили пояснення спостережуваного розподілу мас і світності надмасивних чорних дір, для яких раніше не було наукового пояснення. Результати дослідження були опубліковані нещодавно в «Astrophysical Journal Letters».

Модель ґрунтується на дуже простому припущенні: надмасивні чорні діри формуються дуже, дуже швидко протягом дуже і дуже коротких періодів часу, а потім раптово це припиняється. Пояснення контрастує з сучасним розумінням того, як утворюються чорні діри із зоряною масою, які виникають, коли центр дуже масивної зірки «обвалюється» сам в себе.

«Це непряме спостереження свідчить, що чорні діри виникають від безпосереднього колапсування, а не від залишків зірки», - каже професор астрономії Басу - визнаний на міжнародному рівні експерт у ранніх стадіях формування зірок і еволюції протопланетного диска.

Басу і Дас розробили нову математичну модель, обчисливши функцію маси надмасивних чорних дір, які формуються протягом обмеженого періоду часу і піддаються швидкому експоненціальному зростанню маси. Зростання маси може регулюватися межею Еддінгтона, яка задається балансом сил випромінювання і гравітації або може навіть перевищувати його на помірний коефіцієнт.

«У надмасивних чорних дір був лише короткий період часу, коли вони могли швидко рости, а потім в якийсь момент, з причини всього випромінювання у Всесвіті, створеному іншими чорними дірами і зірками, їх утворення зупинилося, - пояснює Басу. - Це сценарій безпосереднього колапсу».

Протягом останнього десятиліття багато надмасивних чорних дір, які в мільярди разів масивніші за Сонце, були виявлені на великих «червоних зміщеннях», що означає, що вони були вже у нашому Всесвіті через 800 мільйонів років після Великого вибуху. Наявність цих молодих і дуже масивних дір ставить під сумнів наше розуміння утворення і зростання чорних дір.

Сценарій безпосереднього колапсу враховує початкові маси, які набагато більші, ніж передбачено стандартним сценарієм утворення із залишку зірки, і може мати велике значення для пояснення спостережень. Цей новий результат свідчить про те, що подібні безпосередні колапси чорних дір дійсно утворювалися у ранньому Всесвіті.

Басу вважає, що ці нові результати можуть бути використані разом з майбутніми спостереженнями, щоб зробити висновок про історію формування надзвичайно масивних чорних дір, які існують з дуже раннього віку нашого Всесвіту.

Читайте ще цікаві новини про космос.

• Чорні діри