Исследователи смоделировали процесс появления массивных черных дыр

Исследователи смоделировали процесс появления массивных черных дыр

Ученые обнаружили, как формируются черные дыры, масса которых составляет от 100 до 10 000 солнечных масс. Исследование, опубликованное в журнале Science, показало результаты первого моделирования, демонстрирующего процесс образования массивных звездных скоплений. Это позволило понять происхождение черных дыр промежуточной массы, которые отличаются от черных дыр звездной и сверхмассивной масс.

Черные дыры промежуточной массы имеют массу от 100 до 10 000 солнечных масс, что значительно больше черных дыр звездной массы (10-100 солнечных масс), но меньше сверхмассивных черных дыр (миллионы и миллиарды солнечных масс). Эти объекты остаются трудноуловимыми для астрономов. Первую такую черную дыру обнаружили 12 лет назад на расстоянии 26 тысяч световых лет от Земли, и её масса составляла 1300 солнечных масс.

Происхождение таких черных дыр долгое время оставалось загадкой. Известно, что черные дыры звездной массы образуются после смерти массивных звезд, а сверхмассивные черные дыры возникают в результате слияния черных дыр меньшего размера. Предположительно, черная дыра промежуточной массы появляется после смерти очень массивной и редкой звезды.

Для раскрытия этой загадки ученые впервые смоделировали процесс формирования массивных звездных шаровых скоплений. Моделирование показало, что достаточно плотное молекулярное облако, “родильное гнездо” шаровых скоплений, может создавать звезды с такой массой, что после смерти они превращаются в черные дыры промежуточной массы.

Шаровые звездные скопления представляют собой области космоса, где звезды расположены очень близко друг к другу, часто сталкиваются и сливаются. Этот процесс увеличивает массу звезд и их гравитацию, что способствует притяжению новых звезд и увеличению их массы. Постоянные столкновения и слияния звезд в центрах шаровых скоплений могут привести к появлению звезд с массой в 1000 раз больше массы Солнца, достаточной для создания черной дыры промежуточной массы.

Однако при формировании черных дыр значительная часть массы звезд уходит в космос во время взрыва сверхновой. Ранее моделирование показывало, что звезды с массой в 100 раз больше солнечной, в конечном итоге, становятся слишком маленькими для образования черной дыры промежуточной массы. Тем не менее, новое моделирование шарового скопления показало, что массивная звезда может сохранить необходимую массу для создания такой черной дыры.

Моделирование также показало, что соотношение масс между шаровым скоплением и черной дырой промежуточной массы соответствует реальным космическим наблюдениям. Теперь ученые планируют смоделировать формирование целых галактик от звезды к звезде, что пока является сложной задачей. Также исследователи намерены создать точные модели первых звездных скоплений во Вселенной, где могли формироваться черные дыры промежуточной массы.

Science XXI