Физики смоделировали судьбу звезды, поглотившей первичную черную дыру
Физики из MIT и других научных организаций смоделировали, что произойдет со звездой, если внутри нее окажется первичная черная дыра. Расчеты показали два возможных исхода, и оба заканчиваются гибелью звезды. Она может либо быстро разрушиться во вспышке, либо постепенно быть поглощенной изнутри.
Первичные черные дыры — это гипотетические черные дыры, которые могли возникнуть в первые мгновения после Большого взрыва. Обычные черные дыры появляются после гибели массивных звезд: ядро звезды сжимается, и гравитация становится настолько сильной, что даже свет не может вырваться наружу. Первичные черные дыры, если они существуют, сформировались в очень ранней Вселенной, когда физические условия сильно отличались от нынешних. У них не было звезд-прародителей: они могли возникнуть прямо в коллапсе чрезвычайно плотного субатомного вещества.
По разным расчетам первичные черные дыры могли иметь очень разную массу. В новой работе исследователи рассматривают сравнительно небольшие объекты — тяжелее астероида, но легче Луны. Такая черная дыра могла бы пройти через звезду, а при определенных условиях — застрять внутри нее.
Исследование вышло в виде препринта на arXiv. Его ведущий автор — Ор Готлиб из физического факультета MIT и Института астрофизики и космических исследований имени Кавли. Исследователи смоделировали, как такая черная дыра может попасть внутрь звезды и что произойдет дальше.
Если черная дыра просто один раз пройдет через звезду, захват почти наверняка не произойдет: по расчетам, она пролетит насквозь и уйдет дальше. Реалистичнее выглядит сценарий, в котором рядом есть третье тело, например планета. Ее гравитация может изменить траекторию черной дыры так, что та начнет снова и снова проходить через звезду. Каждый раз она будет немного терять энергию, пока постепенно не опустится к центру звезды.
Как только первичная черная дыра оказывается в ядре звезды, она начинает поглощать звездное вещество. Такой объект авторы называют «звездой Хокинга». Дальше все зависит от того, насколько быстро идет аккреция — падение вещества на черную дыру.
Если вещество падает быстро, вокруг черной дыры образуется аккреционный диск. «Формирование диска — точка невозврата», — пишут авторы. Он запускает мощные ветры и релятивистские джеты, которые могут разорвать звезду за считаные минуты. Снаружи такое событие могло бы выглядеть как короткая вспышка: сначала в рентгеновском диапазоне, затем в ультрафиолете или синем видимом свете, причем эта фаза могла бы длиться до суток. Если джет пробьется наружу, вспышка может напоминать слабый гамма-всплеск продолжительностью около минуты.
Второй сценарий гораздо тише. Если диск не формируется или аккреция идет медленно, черная дыра постепенно съедает звезду изнутри. В этом случае яркой вспышки может и не быть. В конце концов останется черная дыра с массой порядка поглощенной звезды.
Ранее звезда-каннибал помогла ученым разгадать загадку радиотранзиентов.
Генерация ProКосмос
Самое популярное
