Для гигантских черных дыр придумали новую категорию размеров

26.01.2021 3:04

Для гигантских черных дыр придумали новую категорию размеров

Есть сверхмассивные черные дыры . Есть ультрпмассивные черные дыры. Насколько большими могут вырасти эти странные объекты? Согласно последним исследованиям, может существовать нечто большее, чем сверхмассивное: колоссально большие черные дыры.

Такие гипотетические черные дыры, масса которых превышает массу Солнца более чем в 100 миллиардов раз, были исследованы в новой статье, которая называет их SLAB, что означает "Чрезвычайно большие черные дыры".

"Мы уже знаем, что черные дыры существуют в широком диапазоне масс, при этом сверхмассивная черная дыра с 4 миллионами солнечных масс находится в центре нашей собственной галактики", - объяснил астроном Бернард Карр из Лондонского университета королевы Марии.

"Хотя в настоящее время нет доказательств существования SLAB, вполне возможно, что они могут существовать, и они могут также находиться вне галактик в межгалактическом пространстве, с интересными наблюдательными последствиями".

Черные дыры имеют лишь несколько довольно широких массовых категорий. Есть черные дыры звездных масс; это черные дыры с массой около звезды, примерно до 100 масс Солнца. Следующая категория - черные дыры средней массы. Некоторые говорят, что это 1000 солнечных масс , некоторые - 100000 , а третьи - 1 миллион. Каким бы ни был верхний предел, они кажутся довольно редкими.

Сверхмассивные черные дыры (СМЧД) намного больше, порядка миллионов или миллиардов солнечных масс. К ним относятся СМЧД в центре Млечного Пути, Стрелец A *, с массой 4 миллиона массы Солнца, и самая фотогеничная СМЧД во Вселенной, M87 *, с массой 6,5 миллиардов Солнца.

Самые массивные черные дыры, которые мы обнаружили, сверхмассивны, более 10 миллиардов (но менее 100 миллиардов) масс Солнца. В их число входит абсолютное чудовище с массой 40 миллиардов Солнца в центре галактики под названием Holmberg 15A.

"Однако, что удивительно, идея SLAB до сих пор в значительной степени игнорировалась", - сказал Карр. "Мы предложили варианты того, как эти SLAB могут формироваться, и надеемся, что наша работа начнет мотивировать дискуссии среди сообщества".

Дело в том, что ученые не совсем понимают, как образуются и растут действительно большие черные дыры. Одна из возможностей состоит в том, что они формируются в своей родительской галактике, а затем становятся все больше и больше, поглощая множество звезд, газа и пыли, а также сталкиваясь с другими черными дырами при слиянии галактик.

Эта модель имеет верхний предел около 50 миллиардов солнечных масс - это предел, при котором огромная масса объекта потребует аккреционного диска, настолько массивного, что он может фрагментироваться под действием собственной гравитации. Но есть еще и серьезная проблема: в ранней Вселенной были обнаружены сверхмассивные черные дыры с массами, слишком большими для того, чтобы они могли расти в результате этого относительно медленного процесса со времени Большого взрыва.

Другая возможность - это так называемые первичные черные дыры, впервые предложенные в 1966 году. Теория гласит, что разная плотность ранней Вселенной могла создать карманы настолько плотные, что они коллапсировали в черные дыры. Они не будут зависеть от ограничений по размеру черных дыр от коллапсирующих звезд и могут быть очень маленькими или, ну, очень большими.

Чрезвычайно маленькие, если бы они когда-либо существовали, вероятно, к настоящему времени испарились бы из-за излучения Хокинга. Но гораздо более крупные могли выжить.

Итак, основываясь на модели первичной черной дыры, команда точно рассчитала, насколько огромными могут быть эти черные дыры, от 100 миллиардов до 1 квинтиллиона (это 18 нулей) солнечных масс.

Исследователи заявили, что целью данной работы было рассмотреть влияние таких черных дыр на пространство вокруг них. Возможно, мы не сможем увидеть SLAB напрямую - черные дыры, которые не аккрецируют материал, невидимы, поскольку свет не может избежать их гравитации, - но массивные невидимые объекты все же можно обнаружить на основе того, как ведет себя пространство вокруг них.

Например, гравитация искривляет пространство-время, что заставляет свет, проходящий через эти области, также следовать по кривой пути; это называется гравитационной линзой , и этот эффект может быть использован для обнаружения SLAB в межгалактическом пространстве.

Огромные объекты также будут иметь значение для обнаружения темной материи, невидимой массы, которая вводит во Вселенную гораздо больше гравитации, чем должно быть - исходя из того, что мы действительно можем непосредственно обнаружить.

Один гипотетический кандидат в темную материю, слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMP), из-за огромной гравитации накапливался бы в области вокруг SLAB в таких концентрациях, что они сталкивались бы и аннигилировали друг друга, создавая гало гамма-излучения.

И первичные черные дыры сами тоже могут претендовать на роль темной материи.

"Сами по себе SLAB не могут обеспечить темную материю", - сказал Карр. "Но если они вообще существуют, это будет иметь важные последствия для ранней Вселенной и сделает правдоподобным, что более легкие первичные черные дыры могут это сделать".

Напомним, ранее сообщалось, что астрономы начали охоту за гигантскими черными дырами.

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2021 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.