Звезды. Сверхмассивные черные дыры и квазары

1. Звезды. Общее
2. От рождения до смерти
3. Двойные звезды
4. Сверхмассивные черные дыры и квазары
5. Армагеддон

Загадка формирования галактик занимала астрономов и физиков всего мира в течение нескольких десятилетий, и лишь в начале 2000 г на этот вопрос был дан ответ. И ответ этот – сверхмассивные черные дыры. До последнего времени они существовали лишь в теории.
Почему сверхмассивные? Эти черные дыры в миллионы и миллиарды раз превышают по массе «обычные» черные дыры, если данные объекты вообще можно назвать обычными. А как мы помним, нижний предел массы черной дыры – 1.4 солнечной. Размер сверхмассивной черной дыры, читай горизонт событий, имеет порядок размеров солнечной системы, 10 млрд. км. Сверхмассивные черные дыры – объекты настолько необычные, что большинство ученых вообще сомневались в их существовании, и «применялись» они лишь для объяснения феномена активных галактик.

Активные галактики – одни из самых ярких объектов звездного неба, и в них явно прослеживается очень яркое ядро с фонтанирующими из него струями газа. Как мы помним из предыдущих серий, такой объект может быть лишь черной дырой с постоянной сверхкритической аккрецией. Сверхкритический режим аккреции – это когда энергия, выделяемая веществом при аккреции на черную дыру превышает определенные пределы, и давление превышает силу гравитационного притяжения. Разумеется, ДО горизонта событий. Однако, вернемся к нашим баранам. Вот такие ядра активных галактик и называют квазарами. Масса центральной черной дыры такова, что при аккреции вещества на нее, вещество разгоняется почти до световой скорости.
Ученые потратили почти 2 десятилетия на поиски доказательств данной теории.

Небольшое отступление. Квазары – это загадка, волновавшая астроном очень долго. Источники, углоыми размерами черезвычайно малые и практически неотличимые от точечных источников, звезд, но имеющие светимость, превосходящую светимость целой галактики – повод взволноваться.
Так как же их искать? Все просто – надо сопоставить параметры ядер активных галактик и неактивных. Поскольку сверхмассивные черные дыры находятся в ядрах активных галактик, то в неактивных галактиках должно быть все по-другому. А по-другому отличаться будет именно на влияние сверхмассивной черной дыры, гравитационное влияние. Т.е. звезды в ядрах активных галактик должны будут вращаться вокруг центра масс с большей скоростью, чем в неактивных. Сказано – сделано. И каково же было удивление ученых, когда они обнаружили, что во ВСЕХ галактиках вне зависимости от их активности находится в центре сверхмассивная черная дыра! И в ближайшей к нам галактике Туманность Андромеды, и в нашем Млечном Пути. Причем вот это последнее предположение было проверить проще всего хотя бы по причине расстояний до, а следовательно легкости и точности наблюдений.
Данный факт был подтвержден. В ядре нашей галактики действительно находится сверхмассивная черная дыра. Дальше оставались лишь исследования феномена сверхмассивных черных дыр и, возможно, что-либо можно будет узнать и о механизмах формирования галактик.
Результаты практически заставили пересмотреть все известные модели. Во-1, масса центральной черной дыры пропорциональна массе галактики и составляет примерно 1/200 от массы, а во-2, пропорциональна скорости вращения периферийных звезд (таких как наше Солнце). Второй факт заслуживает особого внимания, поскольку вся логика и физика нам подсказывает: этого не может быть, эти факты никак не могут быть связаны сегодня. Полпроцента массы – это ничто. Однако не факт, что они не были связаны в первые «дни» жизни галактики.
Согласно всем предыдущим теориям формирования галактик межзвездный газ спокойно сгущался, формируя звезды и их скопления. Однако сам факт существования сверхмассивных черных дыр утверждает, что сгущение газа не было столь уж спокойным, а центральные области протогалактических облаков газа сгущались по иным законам, чем периферийные. И черная дыра в центре галактики образовывалась практически сразу же, в дальнейшем лишь набирая вес. Поскольку вокруг этих черных дыр было полным-полно вещества, то сразу же и начиналось его поглощение, причем в сверхкритическом режиме, образуя квазар, приводя к температурным и иным неоднородностям. По сути это означает, что само существование центральных черных дыр способствует формированию звезд и галактики как таковой. Через некоторое время световым давлением от аккреционного диска квазара вещество будет выброшено за пределы досягаемости гравитационного поля черной дыры и центральная сверхмассивная черная дыра закончит свое существование как квазар, оставшись пассивным объектом. Разумеется, «пассивным» с изрядной долей каламбура, поскольку эта черная дыра никогда не откажется закусить оказавшейся «на свою голову» поблизости зазевавшейся звездой 🙂