Ученые считают, что сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центрах галактик, образовались не в результате слияния объектов звездной массы, а путем прямого коллапса гигантских облаков газа. И помогли им в этом магнитные поля.
Загадка рождения сверхмассивных черных дыр
В центре каждой большой галактики находится черная дыра, масса которой в миллионы и миллиарды раз больше солнечной. И ученые до сих пор спорят о том, как они возникли. Сейчас абсолютное большинство подобных объектов рождается при завершении жизненного цикла массивных звезд. Однако их масса ограничена всего несколькими десятками масс нашего светила.
Можно было бы предположить, что они образуются при столкновениях черных дыр звездной массы. Но снимки глубокого космоса свидетельствуют, что уже миллиард лет спустя после Большого взрыва в центрах галактик существовали настоящие «монстры». Образоваться путем слияния более мелких объектов они бы просто не успели.
Да и черных дыр промежуточной массы, то есть в тысячи раз больше Солнца, найдено очень немного. Поэтому значительная часть ученых сейчас объясняет образование зародышей сверхмассивных черных дыр прямым коллапсом облаков газа.
Этот процесс происходил от 100 до 250 млн лет после возникновения Вселенной. Гигантские облака газа под собственным весом сжимались, образуя звезды с массой в тысячи раз больше Солнца. Вещество, продолжавшее на них падать, стабилизировало этот процесс и создавало аккреционные диски. Но, в конце концов, все завершалось коллапсом и образованием черных дыр с массой в миллион раз больше нашего светила.
Магнитные поля в аккреционном диске
Ученые из Университета Объединенных Арабских Эмиратов провели новое моделирование прямого коллапса газового облака в черную дыру с учетом магнитных полей. До сих пор их считали слишком слабыми, чтобы существенно влиять на процессы.
Кроме того, все подобные моделирования были ограничены вычислительными мощностями и поэтому охватывали не более 1000 лет эволюции этих космических объектов. Считается, что полный цикл образования зародышей сверхмассивных черных дыр длился 1,6 млн лет. И на этот раз ученым удалось осуществить столь масштабное компьютерное моделирование.
Стало понятно, что магнитные поля в этих аккреционных дисках, которые существовали в начале Вселенной, могли повлиять на эволюцию зародышей сверхмассивных черных дыр. В частности, они могли формировать мощные джеты и потоки вещества. Эти струи были настолько сильными, что переносили значительную часть момента инерции вещества.
Это помогает решить одну проблему сценария прямого коллапса. Именно избыток момента инерции являлся главным препятствием на пути образования зародышей черных дыр в этой модели. Магнитные поля помогли решить ее.
Теперь ученые ждут возможности проверить свои предположения. Но это можно сделать только с помощью радиотелескопов следующего поколения, таких как Массив антенн площадью в квадратный километр или Очень большой массив. Но они будут введены в действие только в 2027 и 2029 годах.
По материалам Рhys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
