Як створити чорну діру без зірки / Фото: Popular Science
Наразі існують два широко відомі різновиди чорних дір: чорні діри зоряної маси, які найменші і утворюються, коли велике світило "падає в себе" через вибух наднової; і надмасивні чорні діри, які утворюються в результаті загадкових обставин. Останній тип чорних дір поки є загадкою для вчених, але останнє дослідження в цій області проливає світло на таємницю.
Дивіться також в сюжеті про те, як в Україні розробляють космічний апарат майбутнього:
На думку фізиків-теоретиків, весь ранній Всесвіт був пронизаний надмасивними чорними дірами, здатними накопичувати газ і пил, які згодом перетворилися в галактики в тому вигляді, в якому вони існують сьогодні. Головне питання: як могли з'явитися перші чорні діри, якщо навколо не було зірок, з яких вони могли б народитися?
Фактично загадка являє собою відповідь на парадоксальне питання про "курку і яйце". Нове дослідження, опубліковане в Astrophysical Journal Letters, демонструє модель того, як ці об'єкти могли формуватися без зірок, чому раніше не було ніякого реального наукового пояснення.
Шантану Басу, професор фізики і астрономії в Західному канадському університеті в Онтаріо пояснює, що модель заснована на альтернативній ідеї про те, що призводить до припинення зростання чорних дір.
З одного боку, існує модель "колапсара". В цьому випадку "гравітаційний колапс зупиняється інтенсивним тепловим і радіаційним тиском, який генерується в центрі колапсуючого газового фрагмента, також відомого як зірка". З іншого боку, існує так званий "прямий колапс". Він ґрунтується на припущенні, що надмасивні чорні діри можуть утворитися дуже швидко протягом нетривалого часу, а потім практично миттєво зупиняються.
Відразу після Великого вибуху у молодому Всесвіті було дуже багато розрідженого газу і пилу, що тільки що розлетілися по всьому простору-часу. Деякі з них накопичуються в такі величезні "кульки", що вони колапсують в ультращільні тіла, які на місці утворюють чорні діри. Вони починають "живитися" свіжим газом і пилом молодому Всесвіті без будь-якого запобіжника тиску – нагнітають речовину практично нескінченно. Зрештою, випромінювання, що створюється всіма цими чорними дірами та іншими новонародженими зірками у Всесвіті, припиняє їх масове поширення і зростання, залишаючи те, що ми зараз називаємо надмасивними чорними дірами.
Іншими словами, протягом перших 800 мільйонів років після Великого вибуху чорні діри виникли і росли дуже-дуже швидко, а потім раптово припинили зростання.
Нова стаття насправді не досліджує формування чорних дір безпосередньо. Вона висуває модель, яка пояснює, як карта надмасивних чорних дір виглядає у Всесвіті. Такий розподіл найкраще працює з моделлю прямого колапсу раннього утворення чорної діри.
Звичайно, "прямий колапс" – це поки лише теорія. Шантану Басу сподівається, що майбутні дослідження можуть просунутися вперед з цими результатами, щоб більше дізнатися про історію зростання цих неймовірно масивних тіл, а також підтвердити або спростувати ідею прямого колапсу. Той факт, що вчені, нарешті, змогли їх зобразити, означає, що людство стало на крок ближче до розгадки.
Нагадаємо, що раніше вчені дали вичерпну відповідь на питання, чому космос холодний, а Сонце гаряче. А нещодавно астрономи зафіксували "космічні пологи" у Всесвіті.