Астроном выяснил, до каких пределов может расти черная дыра

Британский ученый раскрыл пределы роста черных дыр - оказывается, сверхмассивные объекты такого рода в центрах галактик могут достигать массы примерно в 50 миллиардов Солнц, после чего их источник пищи - диск аккреции - распадется, и они больше не будут поглощать материю и станут невидимыми для нас.

Британский астрофизик выяснил, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик не растут бесконечно – они могут достигнуть массы в 50 миллиардов Солнц, после чего их диск аккреции распадется, и они больше не будут поглощать материю, говорится в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices Letters of the Royal Astronomical Society.

Эндрю Кинг (Andrew King) из университета Лейчестера (Великобритания) пришел к такому неожиданному выводу, пытаясь объяснить то, почему за последние годы астрономы нашли большое количество черных дыр-"тяжеловесов", чья масса колеблется в пределах от  20-30 миллиардов масс Солнца, но при этом так и ни разу не перешагнула через эту отметку.

Изучая процессы, происходящие в окрестностях сверхмассивных черных дыр и в прилегающих к ним уголках галактик, британский астрофизик обратил внимание на то, что масса черной дыры очень сильно влияет на поведение ее главного "источника пищи" – диска аккреции.

Он представляет собой тонкий "бублик" из перемолотых обломков звезд и планет, окружающий черную дыру и разогревающийся до очень высоких температур под действием ее притяжения. Благодаря этому разогреву диск аккреции светится, что позволяет нам "видеть" черные дыры в центрах галактик. 

Как рассказывает Кинг, стабильность и радиус этого диска зависит от того, на каком расстоянии от черной дыры находится та точка, через которую проходит самая ближняя к ней орбита, по которой звезда или другой объект смогут вращаться вокруг нее, не будучи разорванной ее притяжением.

Положение этой точки зависит от одного параметра – массы черной дыры: чем она выше, тем дальше находится эта орбита, и тем меньше будет радиус диска аккреции. Иными словами – чем больше масса черной дыры, тем тоньше будет "бублик" из материи, которую она поедает.

Это утончение обусловлено тем, что на большом расстоянии от сингулярности материя диска аккреции будет охлаждаться достаточно сильно для того, чтобы она могла сбиваться в "комки" и превращаться в звезды, чье рождение и притяжение разобьет диск на части и разрушит его.

Расчеты, проведенные Кингом, показывают, что максимальный предел массы черной дыры, при которой этот "бублик" из раскаленной пыли и газа будет существовать, составляет примерно 50 миллиардов масс Солнца. Эта оценка в принципе укладывается наблюдения – самые тяжелые объекты такого рода, известные нам, S5 0014+813 и H1821+643, весят по 30-40 миллиардов масс Солнца.

"Конечно, черные дыры более крупных размеров в принципе могут существовать – к примеру, они могут возникать, когда черная дыра максимальной массы  сливается с менее крупной "кузиной". Но в таком случае ее увидеть будет невозможно, так как это слияние не породит вспышки света. Их можно будет заметить только по тому, как они будут искривлять свет, проходящих в их окрестностях, или по порождаемым гравитационным волнам во время слияния", — заключает Кинг.

Источник