Астрофізики з Університету західного Онтаріо знайшли докази тому, що чорні діри можуть утворюватися внаслідок прямого колапсу речовини. В такому разі чорна діра — це не кінцевий етап еволюції масивної зорі. Такий процес утворення чорних дір у ранньому Всесвіті може дати змогу науковцям пояснити наявність дуже масивних чорних дір на ранньому етапі історії нашого всесвіту.
Шантану Басу (Shantanu Basu) та Арпан Дас (Arpan Das) з факультету фізики та астрономії Університету західного Онтаріо знайшли пояснення спостережуваного розподілу мас і світностей надмасивних чорних дір. Результати дослідження оприлюднив Astrophysical Journal Letters.
Уявлення художника про надмасивну чорну діру. Фото з сайту https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/205036.php.
Модель науковців ґрунтується на дуже простому припущенні: процес формування надмасивних чорних дір відбувається дуже швидко протягом дуже короткого відтинку часу, а потім раптово припиняється. Це пояснення контрастує з сучасним розумінням того, як формуються чорні діри зоряної маси. Вони виникають, коли руйнується дуже масивна зоря і якась частина її речовини падає на ядро зорі, що приводить до утворення чорної діри.
«Це непряме спостереження свідчить, що чорні діри утворюються внаслідок прямого колапсу, а не від зоряних залишків», — сказав Басу, професор астрономії Західного університету, визнаний у світі експерт з питань ранніх етапів формування зір і еволюції протопланетних дисків.
Басу і Дас розробили нову математичну модель й обчислили функцію мас надмасивних чорних дір, які формуються протягом обмеженого періоду часу і нарощують масу по експоненціальному закону. Зростання маси може регулювати значення межі Еддінгтона, яку визначає баланс тиску випромінювання і сили тяжіння речовини, або може навіть перевищувати її значення.
«Надмасивні чорні діри мали лише короткий період часу, коли вони могли швидко рости, а потім в якийсь момент, через випромінювання у Всесвіті, спричинене іншими чорними дірами і зорями, їх утворення зупинилося», — пояснює Басу. «Це сценарій прямого колапсу».
Протягом останнього десятиліття виявлено багато надмасивних чорних дір (у мільярди разів масивніші, ніж Сонце) з великими значеннями їхніх червоних зміщень. Це означає, що вони виникли протягом 800 мільйонів років після Великого Вибуху. Наявність цих молодих і дуже масивних чорних дір ставить під сумнів наше розуміння формування і розвитку чорної діри. Сценарій прямого колапсу передбачає початкові маси, які набагато більші, ніж у випадку утворення чорної діри із залишків масивної зорі. Знадобиться, можливо, багато часу, щоб його підтвердити.
Басу вважає, що ці нові результати можна використати під час майбутніх спостережень, щоб отримати нові уявлення про історію формування дуже масивних чорних дір, які існували в епоху раннього Всесвіту.
За інф. з сайту www.eurekalert.org
