До каких размеров вырастает черная дыра?

Какую массу может иметь таинственный хищник Вселенной?

0

Прежде чем поразмышлять о размерах чёрных дыр, мы должны сначала вернуться к базовому определению этого объекта. Что же имеют в виду астрономы, когда используют термин «чёрная дыра»? Проще всего это понять, рассматривая свойства конечных продуктов эволюции звезд. Когда у звезды кончается топливо, ее ядро ​​сжимается и становится компактным объектом.

Финал эволюции

Для звезд, подобных Солнцу, конечный продукт эволюции — это белый карлик. Это достаточно компактный объект, сжатый до размеров Земли. У звезд, которые примерно в 8 раз больше Солнца по массе, ядра сокращаются до размеров, не превышающих средний город. Такие объекты называются нейтронными звездами. Если нейтронные звезды испускают радиоизлучение в виде двух противоположных по направлению лучей, и при этом быстро вращаются, их называют пульсарами. Их открыла британский астрофизик Джоселин Белл Бернелл в конце 1960-х годов.

Считается, что ядра самых массивных звезд во Вселенной — по крайней мере, в 300 раз превышающих массу Солнца, коллапсируют до точки в пространстве, называемой «сингулярностью». Вот этот объект обычно и упоминается как черная дыра. Сила тяжести вокруг него настолько велика, что даже фотоны не могут вырваться из этих смертельных объятий. Вот почему это объект черный. Вы просто не сможете его увидеть!

Но, резонно спросите вы: откуда мы знаем, что черные дыры вообще существуют? Мы же не можем их увидеть, даже если будем смотреть через самые большие в мире телескопы? Хороший и правильный вопрос.

Как увидеть черную дыру?

Первое доказательство существования черных дыр было получено косвенным методом с использованием особенностей движений двойной звезды. Известно, что некоторые звезды качаются вокруг своих осей. Из орбиты одной звезды системы можно вычислить массу ее спутника. Однако, поскольку этот компаньон визуально не наблюдался, стало ясно, что единственным объяснением этой загадки является существование черной дыры.

Типичные массы черных дыр в рентгеновских системах, таких как Cygnus X-1 в нашем Млечном Пути, где-то в 5-10 раз больше массы Солнца.

слияние черных дыр
Слияние двух черных дыр. Представление художника. Источник: SXS

Когда в начале 2016 года эксперимент LIGO объявил об открытии гравитационных волн (см. рис. выше), или ряби в пространстве-времени от двух сливающихся черных дыр, одним из самых больших сюрпризов стало то, что эти черные дыры были тяжелыми. Они имели порядка 30-40 масс Солнца. Это намного больше, чем имеют самые массивные черные дыры в нашем Млечном Пути.

Теоретические исследования, проведенные учеными, показали, что такие тяжелые черные дыры могут быть получены в средах, где содержание железа заметно ниже, чем в нашей Солнечной системе. Эти первозданные условия скорее похожи на те, что были в ранней Вселенной.

Монстры в центрах галактик

Так что, черные дыры LIGO — самые массивные черные дыры, о которых мы знаем? Ответ — нет.  Поскольку существует еще одна категория черных дыр. Они находятся в центрах галактик. Одним из таких примеров такого объекта является Стрелец А в центре нашего Млечного Пути. Считается, что здесь находится черная дыра, которая в миллион раз массивней нашего Солнца.

Было выдвинуто предположение, что все галактики содержат массивную черную дыру в своем центре. И между размерами черной дыры и размерами галактики есть определенная связь. Предполагается, что подобные сверхмассивные черные дыры имеют от ста тысяч до нескольких миллиардов солнечных масс. Такие гигантские черные дыры также называются активными ядрами галактик (AGN) или квазарами.

Текущий рекордсмен — черная дыра TON 618 с оценочной массой в 66 миллиардов раз больше массы Солнца (см. рис. ниже).

гигантские черные дыры
Представление художника о TON 618

И, возможно, самый интересный вопрос — как сверхмассивные черные дыры набирают такие огромные массы? Одно из объяснений таково — они начинаются с маленького семени одной минимальной звездной массы, и медленно растут, поглощая все больше и больше материи. Остаётся лишь одна загадка — как быстро происходит этот процесс? Сколько времени нужно, чтобы черная дыра выросла до таких огромных размеров?

Квазары ранней Вселенной

Ответ на этот вопрос может быть получены при наблюдениях квазаров в Ранней Вселенной. Известно, что массивные квазары существовали в начале ее эволюции. Поэтому было высказано предположение о том, в самом начале Вселенной существовали звезды массами в 100 масс Солнца или более. Более того, существование массивных квазаров в ранней Вселенной, по-видимому, свидетельствует о наличии сверхмассивных звезд с более чем ста тысячами солнечных масс. Тем не менее образование и эволюция таких сверхмассивных звезд остается открытым вопросом современной космологии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Живой космос cможет принять любую посещаемость благодаря кешированию WP Super Cache

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: