Сверхмассивные черные дыры: астрофизики раскрыли важный секрет пожирателей материи

Фото: NASA

Черные дыры представляют собой уникальные астрономические объекты с такой сильной гравитацией, что ничто, даже свет, не может их покинуть. Самые большие черные дыры могут иметь массу, которая в миллионы и миллиарды раз больше массы Солнца. Такие гигантские объекты называются сверхмассивными черными дырами и находятся в центрах галактик. Млечный Путь не является исключением. Но как черные дыры становятся сверхмассивными? Астрофизики из Университета штата Пенсильвания, США, заглянули в прошлое Вселенной, которой 13,8 млрд лет, чтобы выяснить, как росли сверхмассивные черные дыры с первых дней истории космоса до сегодня. Ученые создали модель истории роста сверхмассивных черных дыр, за последние 12 млрд лет, пишет Space.

Существует два способа роста сверхмассивных черных дыр: они могут поглощать материю из своих галактик и таким образом набирать массу или же могут сливаться друг с другом при столкновении галактик.

Когда сверхмассивные черные дыры поглощают материю, они выпускают очень сильное рентгеновское излучение, которое нельзя увидеть невооруженным глазом. Но это излучение выходит не из самой черной дыры, а из окружающего ее газа. Когда этот газ притягивает к себе черная дыра, то он нагревается и светится. Чем больше материи притягивает черная дыра, тем больше рентгеновского излучения она выпускает.

Ученые использовали данные нескольких рентгеновских телескопов, которые улавливали излучение, исходящее от сверхмассивных черных дыр. Благодаря этому астрофизики смогли оценить насколько быстро растут сверхмассивные черные дыры, поглощая материю.

В среднем сверхмассивная черная дыра может за год поглотить столько же массы, сколько весит Солнце, но точное значение зависит от различных факторов. Данные показывают, что средняя скорость роста черной дыры за миллионы лет тесно связана с массой всех звезд в ее галактике. Как уже было сказано выше черные дыры также могут стать огромными за счет слияния с другой черной дырой.

Астрофизики в своем исследовании объединили два механизма роста черных дыр, чтобы построить общую модель того, как они набирали массу за миллиарды лет.

Результаты показали, что сверхмассивные черные дыры росли намного быстрее миллиарды лет назад, когда Вселенная была моложе. В ранней истории космоса во Вселенной было больше газа, который могли потреблять сверхмассиваные черные дыры, а потому их рост ускорялся. По мере старения Вселенной газа становилось меньше, а рост сверхмассивных черных дыр замедлялся. По словам ученых, примерно 8 млрд лет назад количество сверхмассивных черных дыр стабилизировалось и с тех пор оно существенно не увеличилось.

По словам ученых, когда во Вселенной стало слишком мало газа для роста сверхмассивных черных дыр, то они могли продолжить набирать массу только за счет слияния с другой черной дырой. Но таких слияний, как показало моделирование, происходило после стабилизации количества этих объектов не так и много. В среднем самые массивные черные дыры могут накапливать массу в результате слияния со скоростью 1 масса Солнца за несколько десятилетий.

Это исследование помогло астрофизикам понять, как более 90% массы черных дыр накопилось за последние 12 млрд лет. Но нужно еще выяснить, как черные дыры росли в очень ранней Вселенной, чтобы объяснить оставшиеся несколько процентов массы черных дыр.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform