Версия для слабовидящих
Коллапс звезды может вызывать образование сразу двух чёрных дыр Печать Email
Новости науки
08.11.2013
Любые расчёты скорости роста сверхмассивных чёрных дыр (СМЧД) показывали: чтобы первые СМЧД появились в первый же миллиард лет истории Вселенной, им нужно было образовываться не из звёзд, а из намного более массивных объектов. Однако механизм такого явления оставался не вполне ясным.

Разные стадии коллапса фрагментирующейся сверхмассивной звезды. Каждая часть изображения показывает распределение плотности в экваториальной плоскости светила. (Иллюстрация Christian Reisswig / Caltech.)


Исследователи, ведомые Кристианом Рейссвигом (Christian Reisswig) из Калифорнийского технологического института (США), попробовали найти выход из этой ситуации с помощью моделирования гипотетических первозвёзд — сверхмассивных светил, которых пока не удалось зарегистрировать напрямую, но которые должны были появиться в ранней Вселенной, где отсутствие тяжёлых элементов, «катализаторов» термоядерного синтеза, заставило бы любую звезду иметь огромную массу — иначе она просто не смогла бы принудить сталкиваться ядра атомов водорода в своих недрах.

Создав такие модели, учёные попытались быстро «проиграть» на компьютере историю развития первозвёзд. Теоретически такие светила должны коллапсировать сами на себя из-за огромной гравитации, связанной с большой массой. Но этому мешало световое давление: фотоны, постоянно рождающиеся в их недрах, просто не давали веществу звезды начать падение к её центру. По мере охлаждения светила (вызванного потерей уносящих энергию фотонов) такое гидростатическое равновесие нарушалось.

Следовательно, плотность в центральных областях небесного тела слегка росла, пока через пару миллионов лет разность плотностей в ней не «запускала» гравитационную нестабильность. Здесь-то модель г-на Рейссвига и Ко и начала выдавать неожиданности. Ранее считалось, что после возникновения такой нестабильности звезда коллапсирует, сохраняя свою сферическую форму, которая потом «передавалась» ЧД.

Ну а симуляция калифорнийцев показала, что массивная звезда вращается слишком быстро для этого, и в ней возникают крохотные пертурбации, которые затем прибавляют в размерах. В итоге перед началом коллапса сверхмассивные светила не осесимметричны, а возмущения в них нарастают, из-за чего звёздное вещество сбивается в сгустки, вращающиеся вокруг центра объекта. На своём пути они дополнительно «подхватывают» материю и постепенно нагреваются, вызывая образование электрон-позитронных пар (позитрон — античастица электрона).

В итоге световое давление от фотонов слабеет, и коллапс звезды самой на себя резко ускоряется. Естественно, активнее всего он затрагивает и без того уже предельно плотные сгустки, вращающиеся вокруг центра. И именно они-то и становятся первыми чёрными дырами — причём сразу парой, далее поглощая вещество из светила.

Вот так одна сверхмассивнвая звезда порождает вовсе не единственную сферическую ЧД, как считалось, а сразу две не вполне правильных по форме ЧД, которые, по всей видимости, могут потом соединиться:



«До нас никто не предсказывал, что одна коллапсирующая звезда может породить сразу пару чёрных дыр, которые затем сольются», — заявляет учёный. И в самом деле, хотя работа может показаться забавой теоретиков, в принципе её можно проверить, ведь слияния ЧД должны порождать гравитационные волны — пока не обнаруженную гипотетическую «рябь» на поверхности пространства-времени, средства поиска которой в последнее время инструментально совершенствуются.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters, а его препринт можно полистать на сайте arXiv.

Подготовлено по материалам Калифорнийского технологического института.

Источник - http://compulenta.computerra.ru/universe/astronomy/10009952/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта