Среднеразмерные черные дыры поедают звезды “как неряшливые малыши”, говорится в новом исследовании

Черные дыры промежуточной массы, если они существуют, то вероятнее всего пожирают заблудшие звезды как неряшливые малыши - откусывая несколько кусочков, а затем разбрасывая остатки по галактике.

О новом исследовании рассказывают в Северо-Западном университете (Иллинойс, США), передают OstanniPodii.com.

В новых трехмерных компьютерных симуляциях астрофизики смоделировали черные дыры разной массы, а затем запустили мимо них звезды (размером примерно с наше Солнце), чтобы посмотреть, что может произойти.

Исследователи обнаружили, что когда звезда приближается к черной дыре средней массы, она сначала попадает на орбиту черной дыры. После этого черная дыра начинает свою долгую и жестокую трапезу. Каждый раз, когда звезда делает круг, черная дыра откусывает от нее кусочек - и с каждым проходом она все больше каннибализирует звезду. В конце концов, от звезды не осталось ничего, кроме ее деформированного и невероятно плотного ядра.

В этот момент черная дыра выбрасывает остатки. Остатки звезды безопасно улетают по всей галактике.

Эти новые симуляции не только намекают на неизвестное поведение черных дыр промежуточной массы, но и дают астрономам новые подсказки, которые помогут окончательно определить местонахождение этих скрытых гигантов на нашем ночном небе.

"Мы не можем наблюдать черные дыры напрямую, потому что они не излучают свет", - говорит Фуля Кироглу из Северо-Западного университета, которая возглавляла исследование. "Поэтому вместо этого мы должны смотреть на взаимодействие между черными дырами и их окружением. Мы обнаружили, что звезды делают несколько проходов, прежде чем быть выброшенными. После каждого прохода они теряют все больше массы, вызывая вспышку света, когда их разрывает. Каждая вспышка ярче предыдущей, что создает сигнатуру, которая может помочь астрономам найти их".

Кироглу представит это исследование во время виртуальной части апрельского заседания Американского физического общества (APS). "Astrophysical Journal" принял исследование к публикации.

В то время как астрофизики доказали существование черных дыр меньшей и большей массы, черные дыры промежуточной массы остаются неуловимыми. Черные дыры, созданные во время коллапса со взрывом сверхновой, имеют массу, которая в 3-10 раз больше массы нашего Солнца. С другой стороны спектра, сверхмассивные черные дыры, которые скрываются в центрах галактик, в миллионы и миллиарды раз превышают массу нашего Солнца.

Если бы они существовали, то черные дыры промежуточной массы были бы где-то посередине - в 10 - 10 000 раз массивнее черных дыр от остатков звезд, но не настолько массивнее, как сверхмассивные черные дыры. Хотя теоретически такие черные дыры промежуточной массы должны существовать, астрофизики еще должны найти неоспоримые наблюдательные доказательства.

"Их наличие все еще обсуждают", - говорит Кироглу. "Астрофизики обнаружили доказательства их существования, но эти доказательства часто могут быть объяснены другими механизмами. Например, то, что кажется черной дырой промежуточной массы, на самом деле может быть скоплением черных дыр звездной массы".

Чтобы изучить поведение этих ускользающих от нахождения объектов, Кироглу и ее команда разработали новые гидродинамические симуляции. Сначала они создали модель звезды, состоящую из множества частиц. Затем они направили звезду в сторону черной дыры и рассчитали гравитационную силу, действующую на частицы при приближении звезды.

"Мы можем точно рассчитать, какая частица связана со звездой, а какая разрушена (или больше не связана со звездой)", - сказала Кироглу.

Во время проведения симуляций Кироглу и ее команда обнаружили, что звезды могут вращаться вокруг черной дыры промежуточной массы целых пять раз, прежде чем будут выброшены. С каждым оборотом вокруг черной дыры звезда теряет все больше и больше своей массы, поскольку от нее отрывают части. Затем черная дыра выталкивает остатки, движущиеся с огромной скоростью, обратно в галактику. Повторяющаяся картина создает потрясающее световое шоу, которое должно помочь астрономам распознать и доказать существование черных дыр промежуточной массы.

"Удивительно, что звезда не была полностью разорвана на части", - говорит Кироглу. "Некоторым звездам может повезти, и они переживут это событие. Скорость выброса настолько высока, что эти звезды могут быть идентифицированы как сверхскоростные звезды, которые наблюдались в центрах галактик".

Далее Кироглу планирует провести симуляции с различными типами звезд, включая гигантские и бинарные звезды, чтобы изучить их взаимодействие с черными дырами.

.