Облака газа виновны в образовании черных дыр

Известно, что сверхмассивные черные дыры возникли еще на заре существования Вселенной. Астрофизиков уже давно интересовало, как таким гигантским объектам удалось сформироваться за столь короткий срок. Недавно Педро Монтеро и его коллеги из Института Макса Планка (ФРГ) выдвинули гипотезу, согласно которой, виной тому огромные облака газа.

Фото: Фото: AP

Как предполагают ученые, сначала газовые облака в результате коллапса превратились в черные дыры средней массы, которые затем, поглотив еще большее количество материи, перешли в разряд сверхмассивных.

Группа Педро Монтеро также пришла к выводу, что, хотя такие газовые облака-гиганты массой в несколько миллионов солнц не всегда образуют черные дыры, они в любом случае могут являться источником мощных взрывов. Дело в том, что из-за своей величины они постепенно сжимаются под действием собственного веса и уплотняются, что способствует ядерным реакциям. Однако эти реакции вызывают давление, идущее изнутри, которое противодействует коллапсу.

Читайте также: В космосе найдена белая дыра

Дальше сценарий может быть двояким. Если в состав облака входят такие тяжелые элементы, как кислород и азот (их обычно "выплевывают" умирающие звезды), то скорость ядерных реакций возрастет. Ну, а если там к тому же содержится хотя бы малое количество тех легких элементов, которые входят в состав Солнца, например, гелий и водород, то давление, идущее изнутри, превысит силу, сжимающую облако, и произойдет взрыв гигантской мощности, при котором в пространство будет выброшено в 100 раз больше электромагнитной энергии, чем при взрыве сверхновой.

В том случае, если облако содержит меньшее количество тяжелых элементов, произойдет следующее — под влиянием силы тяжести оно превратится в ядро черной дыры. Но это не значит, что взрыва удастся избежать, так как повышенные давление и температура в ядре облака преобразуют фотоны в электрон-позитронные пары. В результате аннигиляции этих пар высвободится колоссальное количество энергии в виде нейтрино — примерно в 10 тысяч раз больше, чем при взрыве самой яркой сверхновой, и приключится взрыв еще мощнее, чем в предыдущем сценарии.

Фото: AP

Но почему же, в отличие от сверхновых, мы не замечаем таких глобальных взрывов? Дело в свойствах нейтрино. Речь идет о нейтральных частицах, движущихся со скоростью света, которые образуются в ходе ядерных реакций, происходящих в атомных реакторах или в атмосфере. Нейтрино редко взаимодействуют с обычной материей, и такое событие нельзя зафиксировать при помощи современных средств наблюдения. Однако, полагает Митч Бегелман из Университета Колорадо (США), в будущем появятся более мощные обсерватории, способные отслеживать даже мимолетные события. И уж они-то не пропустят подобное зрелище!

Интересно, а грозят ли подобные взрывы нашей Галактике? В конце прошлого года группа астрофизиков из НАСА, исследовав данные, полученные космическим гамма-телескопом Ферми, обнаружила в центре Млечного Пути перпендикулярно его плоскости два огромных газовых облака, напоминающих по форме гантель или песочные часы, каждое диаметром около 25 тысяч световых лет. Поначалу ученые предполагали, что газовая "гантель" появилась в итоге одновременного взрыва множества сверхновых, произошедшего миллионы лет назад. Однако облака обладают слишком ярким гамма-излучением: такое количество одновременно взорвавшихся сверхновых попросту трудно себе представить.

Тогда родилась другая версия: таинственные газовые облака есть порождение темной материи, которая существует во Вселенной лишь гипотетически. Однако и эта версия вызывает сомнение, так как электроны, порожденные темной материей, вряд ли смогли бы испускать такое свечение в гамма-диапазоне. Наиболее достоверная версия происхождения "гантели" связана с возможным существованием в центре Галактики сверхмассивной черной дыры, масса которой составляет четыре миллиона солнечных масс. Именно она, считают исследователи, и "родила" газовые облака.

Хотя ранее считалось, что черная дыра не может "отпускать" от себя материю, знаменитый британский астрофизик Стивен Хокинг высказал, что, по законам квантовой механики, она может выбрасывать из себя вещество. Правда, пока эта теория ни подтверждена, ни опровергнута.

Читайте также: Двойная система — вход в четвертое измерение?

Может ли пресловутая "гантель" взорваться, согласно одному из описанных выше сценариев? Это зависит от ее массы. Но, так или иначе, уже доказано, что Вселенная вовсе не статична и является динамически развивающейся структурой, где могут происходить самые различные процессы, приводящие к слиянию и поглощению галактик и других объектов, в том числе и взрывы. Правда, вспомним, что и сама Вселенная началась с Большого Взрыва…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"