Середньорозмірні чорні діри поїдають зорі “як неохайні малюки”, йдеться в новому дослідженні

Чорні діри проміжної маси, якщо вони існують, то найімовірніше пожирають заблудлі зорі як неохайні малюки — відкушуючи кілька шматочків, а потім розкидаючи залишки по галактиці.

Про нове дослідження розповідають в Північно-Західному університеті (Іллінойс, США), передають OstanniPodii.com.

У нових тривимірних комп′ютерних симуляціях астрофізики змоделювали чорні діри різної маси, а потім запустили повз них зорі (розміром приблизно з наше Сонце), щоб подивитися, що може статися.

Дослідники виявили, що коли зоря наближається до чорної діри середньої маси, вона спочатку потрапляє на орбіту чорної діри. Після цього чорна діра починає свою довгу та жорстоку трапезу. Щоразу, коли зоря робить коло, чорна діра відкушує від неї шматочок — і з кожним проходом вона дедалі більше канібалізує зірку. Зрештою, від зірки не залишилося нічого, окрім її деформованого та неймовірно щільного ядра.

У цей момент чорна діра викидає залишки. Залишки зірки безпечно відлітають по всій галактиці.

Ці нові симуляції не тільки натякають на невідому поведінку чорних дір проміжної маси, а й дають астрономам нові підказки, які допоможуть остаточно визначити місцеперебування цих прихованих гігантів на нашому нічному небі.

“Ми не можемо спостерігати чорні діри безпосередньо, тому що вони не випромінюють світло”, - каже Фуля Кироглу з Північно-Західного університету, яка очолювала дослідження. “Тому натомість ми маємо дивитися на взаємодію між чорними дірами та їхнім оточенням. Ми виявили, що зорі роблять кілька проходів, перш ніж бути викинутими. Після кожного проходу вони втрачають все більше маси, спричиняючи спалах світла, коли їх розриває. Кожен спалах яскравіший за попередній, що створює сигнатуру, яка може допомогти астрономам знайти їх”.

Кироглу представить це дослідження під час віртуальної частини квітневого засідання Американського фізичного товариства (APS). “Astrophysical Journal” прийняв дослідження до публікації.

У той час як астрофізики довели існування чорних дір меншої та більшої маси, чорні діри проміжної маси залишаються невловними. Чорні діри, створені під час колапсу з вибухом наднової, мають масу, що у 3-10 разів більша за масу нашого Сонця. З іншого боку спектра, надмасивні чорні діри, які ховаються в центрах галактик, у мільйони й мільярди разів перевищують масу нашого Сонця.

Якби вони існували, то чорні діри проміжної маси були б десь посередині — у 10 - 10 000 разів масивнішими за чорні діри від залишків зірок, але не настільки масивніші, як надмасивні чорні діри. Хоча теоретично такі чорні діри проміжної маси мають існувати, астрофізики ще мають знайти незаперечні спостережливі докази.

“Їхню наявність усе ще обговорюють”, - каже Кироглу. “Астрофізики виявили докази їхнього існування, але ці докази часто можуть бути пояснені іншими механізмами. Наприклад, те, що здається чорною дірою проміжної маси, насправді може бути скупченням чорних дір зоряної маси”.

Щоб вивчити поведінку цих об′єктів, що вислизають від знаходження, Кироглу та її команда розробили нові гідродинамічні симуляції. Спочатку вони створили модель зірки, що складається з безлічі частинок. Потім вони направили зірку в бік чорної діри та розрахували гравітаційну силу, що діє на частинки під час наближення зірки.

“Ми можемо точно розрахувати, яка частинка пов′язана із зіркою, а яка зруйнована (або більше не пов′язана із зіркою)”, - сказала Кироглу.

Під час проведення симуляцій Кироглу та її команда виявили, що зорі можуть обертатися навколо чорної діри проміжної маси цілих п′ять разів, перш ніж будуть викинуті. З кожним обертом навколо чорної діри зоря втрачає все більше й більше своєї маси, оскільки від неї відшматовують частини. Потім чорна діра виштовхує залишки, що рухаються з величезною швидкістю, назад у галактику. Картина, що повторюється, створює приголомшливе світлове шоу, яке має допомогти астрономам розпізнати та довести існування чорних дір проміжної маси.

“Дивовижно, що зоря не була повністю розірвана на частини”, - каже Кироглу. “Деяким зорям може пощастити, і вони переживуть цю подію. Швидкість викиду настільки висока, що ці зорі можуть бути ідентифіковані як надшвидкісні зорі, які спостерігалися в центрах галактик”.

Далі Кироглу планує провести симуляції з різними типами зірок, включно з гігантськими та бінарними зорями, щоб вивчити їхню взаємодію з чорними дірами.

.