Вчені висунули нову теорію щодо того, як утворюються поки що практично невловимі чорні діри середньої маси. На їхню думку, ключову роль у їхньому розвитку відіграють кулясті скупчення.
Нове дослідження науковців
Нещодавно опубліковане дослідження групи вчених під керівництвом Мічіко Фуджіі з Токійського університету демонструє можливий механізм утворення чорних дір середньої маси в кульових скупченнях. Це групи з десятків тисяч, а то і мільйонів світил, що народжуються та еволюціонують в умовах гравітаційної зв’язаності.
Перше в історії моделювання формування масивних скупчень показало, що досить щільні молекулярні хмари, «зоряні колиски», можуть давати життя дійсно дуже великим зорям, які еволюціонують у чорні діри середньої маси.
Попередні спостереження показали, що деякі масивні зоряні кульові скупчення містять чорні діри проміжної маси. Такі об’єкти важать від 100 до 10000 разів більше за Сонце і є проміжною ланкою між тими чорними дірами, що утворилися внаслідок спалахів наднових, і надмасивними монстрами в центрах галактик.
Чорні діри у зоряних скупченнях
«Колиска» може здаватися нам символом тепла та спокою. Але це не так у випадку зір. Кулясті скупчення формуються в умовах хаосу. Різниця в густині середовища змушує об’єкти зіштовхуватися і зливатися. Під час цього процесу гравітаційні сили ростуть разом із ними.
Повторювані зіткнення в щільній центральній області кульових скупчень можуть призвести до народження дуже великих зір, маса яких ще на цій стадії перевищує 1000 мас Сонця. Ці об’єкти можуть еволюціонувати в чорні діри проміжної маси напряму.
Однак попередні симуляції вже сформованих скупчень припускали, що зоряні вітри здувають більшу частину маси цих об’єктів, в результаті чого вони насправді мають бути меншими, ніж показують моделі. Щоб з’ясувати, чи можуть чорні діри проміжної маси «вижити», дослідникам потрібно було змоделювати скупчення, поки воно ще формується.
Симуляція народження чорних дір
«Моделювання формування зоряного скупчення було складним завданням через його високу вартість, — каже Фуджіі. — Ми вперше успішно виконали цей процес, моделюючи окремі зорі. Розв’язуючи рівняння з реалістичним набором мас, ми змогли реконструювати процеси зіткнення у щільно упакованому середовищі».
У симуляції зіткнення справді призвели до утворення дуже масивних зір, які еволюціонували в чорні діри середньої маси. Дослідники також виявили, що співвідношення мас між скупченням і об’єктами всередині них збігається з даними спостережень, які спочатку мотивували проєкт.
За матеріалами phys.org
