Language
Country/Area
No result found
Загадочное рождение черных дыр прямого взрыва: почему эти сверхмассивные черные дыры шокируют ученых-астрономов?
В ранней истории Вселенной ученые заметили некоторые особые объекты. То, как эти объекты возникли, обозначило главную категорию в эволюции материи во Вселенной: черные дыры прямого взрыва (DCBH). Эти загадочные черные дыры были созданы примерно от 100 до 250 миллионов лет назад, в период, известный как красное смещение z, между 15 и 30 годами.
Процесс образования черных дыр прямого взрыва отличается от черных дыр в традиционных теориях. Эти черные дыры образуются в результате прямого гравитационного коллапса, а не возникают в результате смерти звезд.
Для образования черной дыры прямого взрыва необходимы особые условия окружающей среды. Основные условия включают: газ с нулевым содержанием металлов (содержащий только водород и гелий), облучение фотонами Лаймана-Вернера, достаточно сильными, чтобы возбуждать атомы водорода, и лазерный поток, способный разрушать молекулы водорода. Эти условия предотвращают охлаждение и фрагментацию газа, позволяя газовому облаку претерпевать гравитационный коллапс в целости и сохранности и достигать чрезвычайно высоких плотностей материи.
Когда плотность вещества достигнет примерно 107 г/см³, эти газовые облака претерпят обычную релятивистскую неустойчивость и превратятся в черные дыры прямого взрыва. Это означает, что они родились непосредственно из первичных газовых облаков, а не от звездных прародителей.
Согласно компьютерному моделированию, опубликованному в июле 2022 года, исследователи обнаружили, что в редких условиях сильные и холодные аккреционные потоки могут создавать массивные черные дыры без ультрафиолетового излучения и сверхзвукового потока. Это моделирование показывает, что в среде, масса которой выросла примерно до 40 миллионов солнечных масс, в конечном итоге сформировались несколько сверхгигантов, которые успешно превратились в черные дыры прямого взрыва.
Редкость прямых взрывов черных дыр
Чёрные дыры прямого взрыва считаются чрезвычайно редкими объектами во Вселенной с большим красным смещением. Текущее космологическое моделирование показывает, что число этих черных дыр при красном смещении 15 может составлять всего около 1 на кубический гигапарсек. На это предсказание сильно влияет минимальный поток фотонов Лаймана-Вернера, и в соответствии с некоторыми из наиболее оптимистичных сценариев плотность DCBH может достигать 107 ячеек на кубическую гигасекунду.
Открытие черных дыр прямого взрыва
В 2016 году группа исследователей под руководством астрофизика Гарвардского университета Фабио Пачуччи использовала данные космического телескопа «Хаббл» и рентгеновской обсерватории «Чандра», чтобы впервые идентифицировать двух кандидатов на прямой взрыв черных дыр. Все эти кандидаты расположены в области красного смещения z>6, и их спектральные характеристики в поле CANDELS GOODS-S согласуются с предсказаниями.
По прогнозам, эти непосредственно взрывающиеся черные дыры будут производить более значительное инфракрасное излучение, чем другие источники с высоким красным смещением, и дальнейшие наблюдения, особенно с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, будут иметь решающее значение для подтверждения природы этих источников.
Отличия от других черных дыр
В отличие от процесса образования первичных черных дыр, который связан с прямым коллапсом энергии и заряженной материи, образование черных дыр прямого взрыва происходит в результате коллапса необычайно плотных и больших газовых областей. Стоит отметить, что черные дыры, образованные звездами третьего поколения (т.е. звездами населения III), не относятся к категории черных дыр прямого взрыва.
Сводка
Открытие черных дыр прямого взрыва не только расширяет наше понимание формирования черных дыр, но и раскрывает сложные явления, которые могли существовать в ранней Вселенной. Эти загадочные объекты пересматривают наше фундаментальное понимание эволюции Вселенной. Сможем ли мы с развитием технологий раскрыть больше тайн этих черных дыр в будущем?
