АстрофизикаНовости

Черные дыры могут стать настолько огромными, что астрономы придумали новую категорию размеров


Есть супермассивные черные дыры. Есть ультрамассивные черные дыры. Насколько велики могут вырасти эти странные объекты? Ну, может быть, есть что-то еще большее, чем сверхмассивное: колоссально большие черные дыры, согласно последним исследованиям.

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

"Мы уже знаем, что черные дыры существуют в широком диапазоне масс, при этом в центре нашей собственной галактики находится сверхмассивная черная дыра в 4 миллиона масс Солнца", - пояснил астроном лондонского Университета Королевы Марии Бернард Карр.

"Хотя в настоящее время нет никаких доказательств существования SLAB, возможно, что они могли бы существовать, и они могли бы также находиться вне галактик в межгалактическом пространстве, что имело бы интересные последствия для наблюдения".

Черные дыры имеют лишь несколько достаточно широких категорий масс. Существуют черные дыры звездной массы; это черные дыры, которые находятся вокруг массы звезды, примерно до 100 солнечных масс. Следующая категория - черные дыры средней массы, и насколько большими они становятся, зависит от того, с кем вы разговариваете. Некоторые говорят, что 1000 солнечных масс, некоторые говорят, что 100 000, а другие говорят, что 1 миллион; независимо от верхнего предела, они кажутся довольно редкими.

Сверхмассивные черные дыры (SMBHs) намного, намного больше, порядка миллионов до миллиардов солнечных масс. К ним относятся SMBH в центре Млечного Пути, Стрелец A*, с массой 4 миллиона солнечных масс, и самый фотогеничный SMBH во Вселенной, M87*, с массой 6,5 миллиарда солнечных масс.

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

"Однако, как это ни удивительно, идея SLAB до сих пор в значительной степени игнорировалась", - сказал Бернард 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 знают, как на самом деле формируются и растут большие черные дыры. Одна из возможностей состоит в том, что они формируются в своей родительской галактике, а затем становятся все больше и больше, поглощая огромное количество звезд, газа и пыли и сталкиваясь с другими черными дырами, когда галактики сливаются.

Эта модель имеет верхний предел около 50 миллиардов масс Солнца - это предел, при котором огромная масса объекта потребовала бы аккреционного диска настолько массивного, что он бы фрагментировался под собственной гравитацией. Но есть и существенная проблема: супермассивные черные дыры были обнаружены в ранней Вселенной с массами слишком большими, чтобы расти в результате этого относительно медленного процесса за время, прошедшее после 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.

По словам исследователей, цель статьи - 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 еще могут быть обнаружены в зависимости от того, как ведет себя пространство вокруг них.

Гравитация, например, искривляет пространство-время, что заставляет свет, проходящий через эти области, также идти по изогнутому пути; это называется гравитационной линзой, и этот эффект может быть использован для обнаружения SLAB-ов в межгалактическом пространстве, сказали в команде.

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, слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP), будут накапливаться в области вокруг SLAB из-за огромной гравитации, в таких концентрациях, что они будут сталкиваться и уничтожать друг друга, создавая ореол гамма-излучения.

И первичные черные дыры сами по себе тоже являются кандидатами на темную материю.

"Сами по себе SLAB не могут обеспечить темную материю", - сказал Бернард 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".

Кроме того, мы не могли удержаться от вычисления размера черной дыры массой 1 квинтиллион солнечной массы. Горизонт событий в конечном итоге составит более 620 000 световых лет в поперечнике. Ух. Потрясающе.

Исследование команды было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

Подписывайтесь на нас
Back to top button