Вчені вважають, що надмасивні чорні діри, що розташовані у центрах галактик, утворилися не завдяки злиттю об’єктів зоряної маси, а шляхом прямого колапсу гігантських хмар газу. І допомогли їм у цьому магнітні поля.
Загадка народження надмасивних чорних дір
У центрі кожної великої галактики міститься чорна діра, маса якої у мільйони й мільярди разів більша за сонячну. І вчені досі сперечаються щодо того, як виникли подібні об’єкти. Зараз абсолютна більшість із них народжується під час завершення життєвого циклу масивних зір. Однак їхня маса обмежена всього кількома десятками мас нашого світила.
Можна було б припустити, що вони утворюються при зіткненнях чорних дір зоряної маси. Проте знімки глибокого космосу свідчать, що вже через мільярд років після Великого вибуху в центрах галактик існували справжні «монстри». Утворитися шляхом злиття дрібніших об’єктів вони просто не встигли б.
Та й чорних дір проміжної маси, тобто у тисячі разів більших за Сонце, знайдено дуже небагато. Тому значна частина вчених зараз пояснює утворення зародків надмасивних чорних дір прямим колапсом хмар газу.
Цей процес відбувався від 100 до 250 млн років після виникнення Всесвіту. Гігантські хмари газу під власною вагою стискалися, утворюючи зорі з масою у тисячі разів більше сонячної. Речовина, що продовжувала на них падати, стабілізувала цей процес та утворювала акреційні диски. Але, зрештою, все завершувалося колапсом і утворенням чорних дір із масою у мільйон разів більшою за наше світило.
Магнітні поля в акреційному диску
Вчені з Університету Об’єднаних Арабських Еміратів провели нове моделювання прямого колапсу газової хмари у чорну діру з урахуванням магнітних полів. Досі їх вважали занадто слабкими для того, щоб суттєво впливати на процеси.
Крім того, усі подібні моделювання були обмежені обчислювальними потужностями й тому охоплювали не більш як 1000 років еволюції цих космічних об’єктів. При цьому вважається, що повний цикл утворення зародків надмасивних чорних дір тривав 1,6 млн років. І цього разу вченим таки вдалося здійснити настільки масштабне комп’ютерне моделювання.
Стало зрозуміло, що магнітні поля у цих акреційних дисках, які існували на початку Всесвіту, могли вплинути на еволюцію зародків надмасивних чорних дір. Зокрема, вони могли формувати потужні джети та потоки речовини. Ці струмені були настільки сильними, що переносили значну частину моменту інерції речовини.
Це допомагає розв’язати одну проблему сценарію прямого колапсу. Саме надлишок моменту інерції був головною перешкодою на шляху утворення зародків чорних дір у цій моделі. Магнітні поля допомогли її вирішити.
Тепер вчені чекають на можливість перевірити свої припущення. Але це можна зробити тільки за допомогою радіотелескопів наступного покоління, таких як Масив антен площею у квадратний кілометр чи Дуже великий масив. Але вони будуть введені в дію тільки у 2027 та 2029 роках.
За матеріалами Рhys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
