черные дыры это космические монстры

Я НЕ АВТОР      Черные дыры- космические... монстры!
Влад Лесной
Друзья!

Человечество устремлено в глубины Вселенной. Современная астрономия  проникает все глубже и дальше, уже к окраинам видимого в мощнейшие телескопы мироздания. Но и это лишь часть БЕСПРЕДЕЛЬНОСТИ, в которой мы живем!(О ней подробно написано в книгах  Учения Живой Этики).
Процессы звездообразования, рождения галактик и супергалактик, их смерти- в центре внимания ученых. Особо остро стоит проблема космических монстров- черных дыр.
Их изучали все двадцатое столетие, но кардинально продвинулись лишь сегодня.Самая большая обнаруженная черная дыра весит в 40 миллиардов раз больше массы Солнца, или в 20 раз больше Млечного Пути. В то время как внешние планеты в нашей Солнечной системе обращаются по орбите один раз в 250 лет, этот гораздо более массивный объект вращается раз в три месяца. Его внешний край движется со скоростью вдвое меньше скорости света.
Отступление.
"...Между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами находятся так называемые черные дыры промежуточной массы — то есть долгожданное «недостающее звено» в эволюции черной дыры. На сегодняшний день найдено лишь несколько кандидатов на роль этого звена, в том числе космический объект, найденный телескопом «Хаббл» в начале нынешнего года. Такие объекты найти еще труднее, поскольку они менее активны в отсутствие близко расположенных космических объектов, которые служат для них своеобразным «топливом».
Масса черной дыры, недавно обнаруженной «Хабблом», в 50 тысяч раз превышает массу Солнца. Она находится в отдаленном плотном звездном скоплении, расположенном на окраине галактики больших размеров, именно там астрономы ожидали найти доказательства этих «недостающих звеньев». Такой кандидат на роль черной дыры промежуточной массы окажется в десятки тысяч раз тяжелее Солнца, а его радиус составит одну пятую радиуса Солнца, или примерно вдвое больше радиуса Юпитера.
Размер наблюдаемой Вселенной составляет 46,5 миллиарда световых лет во всех направлениях, а это означает, что астрономы делают лишь первые шаги, позволяющие понять природу черных дыр. Только год назад с помощью телескопа Event Horizon Telescope (Телескоп горизонта событий), который состоит из восьми телескопов, расположенных в разных частях Земли, впервые удалось получить изображение черной дыры. Кроме того, ожидается, что обсерватории LIGO и Virgo, изучающие гравитационные волны, смогут ежегодно обнаруживать благодаря новым технологиям около 40 слияний двойных звезд, а также открывать черные дыры и нейтронные звезды, расположенные по соседству с такими звездами. Кроме того, благодаря более совершенным телескопам, таким как Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба  и Чрезвычайно большой телескоп Европейского космического агентства, которые получат первые изображения в течение следующего десятилетия, сложно предугадать, сколько вообще черных дыр — этих космических монстров — будет обнаружено в будущем в темных глубинах космоса".https://inosmi.ru/
Подробнее о важном.
"...Черные дыры славятся тем, что пожирают все, что подходит слишком близко, включая кванты самого света. Те из них, что вращаются в центрах галактик, обладают просто невероятной массой – одна из самых крупных из обнаруженных на сегодняшний день черных дыр имеет массу в 40 миллиардов Солнц, а ее диаметр превышает 200 миллиардов километров. Только представьте, с какой силой этот космический монстр поглощает все, что имеет неосторожность оказаться поблизости.
Интересно, что все обитатели космоса – разные. Сверхновые, карлики, нейтронные, холодные – одних только видов звезд в наблюдаемой Вселенной великое множество. Как, впрочем, и планет за пределами нашей Солнечной системы – их на сегодняшний день обнаружено более 400. Многие из этих далеких миров являются газовыми гигантами, но есть и те, что как две капли воды похожи на Землю. Астероиды, кометы, галактики и черные дыры тоже бывают разными.

Черная дыра – это область пространства-времени, гравитационная притяжение которой настолько велико, что вырваться из черной дыры не может ничего, даже свет.
По оценкам исследователей, всего в окрестностях галактики Млечный Путь черных дыр среднего размера насчитывается около 46 000. В новой статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, ученые нашли доказательства существования одного из таких объектов. Отметим, что открытие промежуточной черной дыры может пролить свет на главный вопрос современной астрофизики: как образуются сверхмассивные черные дыры?"https://hi-news.ru/
...Итак, Боги повсюду творят  космические "шедевры" из своей огненной духоматерии, творят и нас, называя "микробами в складках земной коры"! Это о  животных телах. А если о бессмертном Духе, то мы должны стать им равными, правда, в будущих манвантарах  бесконечного  вселенского времени.
Космическая эволюция  четко и строго предусматривает такой план!

Вл.Назаров

**************
1.Типы черных дыр

Есть четыре типа черных дыр, основанные на их массе: звездные, промежуточные, сверхмассивные и миниатюрные. Наиболее известный способ образования черной дыры —- звездная смерть. По мере того как звезды достигают конца своей жизни, большинство из них раздувается, теряет массу, а затем остывает, образуя белых карликов . Но самые большие из этих огненных тел, которые по меньшей мере в 10-20 раз массивнее нашего Солнца, суждено стать либо сверхплотными нейтронными звездами, либо так называемыми черными дырами звездной массы.

Млечный Путь содержит около ста миллионов черных дыр, которые образовались в результате коллапса очень массивных звезд. Каждая из этих звездных черных дыр весит примерно в 10 раз больше нашего Солнца. Очень немногие из этих черных дыр находятся на близком расстоянии от обычной звезды, которая медленно перетекает в черную дыру. Когда этот газ падает в сторону черной дыры, он нагревается сильной гравитацией и трением. Рядом с черной дырой газ достигает типичной температуры 10 миллионов градусов по Цельсию. Эти источники рентгеновского излучения черных дыр легко наблюдать по всему Млечному Пути, а также в близлежащих галактиках с помощью орбитальных рентгеновских обсерваторий.
Примечательно, что любая черная дыра полностью описывается всего двумя числами, которые определяют ее массу и скорость вращения. Мы не знаем ничего более простого, кроме элементарной частицы, такой как электрон. Ученые из CFA измерили оба этих фундаментальных параметра — массу и спин — для более чем дюжины звездных черных дыр, изучая все аспекты этих черных дыр и их систем.
Несмотря на свою повсеместность во Вселенной, черные дыры остаются крайне загадочными объектами. Нам нужна теория квантовой гравитации, которая объединит теорию относительности Эйнштейна 1916 года с теорией квантовой механики 1926 года. Такой теории не существует, несмотря на десятилетия теоретических усилий физиков, изучающих теорию струн и других специалистов. Создание теории квантовой гравитации станет венцом физики наравне с достижениями Ньютона, Эйнштейна и других гигантов.

Между классами черных дыр звездной величины и сверхмассивных должен существовать еще один — промежуточный. Во всяком случае, по законам логики. Разве не должны существовать черные дыры среднего размера, которые определяют разницу между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами? Эти космические средние массы, которые могут варьироваться от примерно 100 до 1 миллиона солнечных масс — хотя конкретный диапазон варьируется в зависимости от того, кого вы спросите, — называются черными дырами промежуточной массы (Intermediate-mass black holes, IMBHs). И хотя астрономы нашли несколько убедительных кандидатов на IMBH, разбросанных по всей Вселенной, вопрос о том, действительно ли они существуют, все еще не решен. Однако улик начинает накапливаться.
Хотя окончательное доказательство существования IMBH остается неуловимым, за последние несколько десятилетий был проведен ряд исследований, в которых были обнаружены интригующие доказательства, намекающие на существование этих не очень больших, не очень маленьких черных дыр.

Например, в 2003 году исследователи использовали космическую обсерваторию ЕКА XMM-Newton, чтобы идентифицировать два сильных, различных источника рентгеновского излучения в соседней галактике со вспышкой звездообразования NGC 1313. Потому что черные дыры, как правило, яростно поглощают материал, который приближается слишком близко, и изрыгает высоко. -энергетическое излучение, они являются одними из самых сильных известных источников рентгеновского излучения. Определив источники рентгеновского излучения в NGC 1313 и изучив, как они периодически вспыхивают, в 2015 году исследователи смогли ограничить массу одной из предполагаемых черных дыр галактики, известной как NGC 1313 X-1. Они подсчитали, что это примерно в 5000 раз больше массы Солнца, плюс-минус, что уверенно помещает ее в диапазон масс черной дыры промежуточной массы.
Точно так же в 2009 году исследователи обнаружили еще более сильные свидетельство существования черной дыры среднего размера. Расположенный примерно в 290 млн световых лет от края галактики ESO 243-49, команда наблюдала невероятно яркий рентгеновский источник под названием HLX-1 (гиперсветящийся источник рентгеновского излучения номер один, Hyper-Luminous X-ray source 1), не имеющий оптического аналога. Это говорит о том, что наблюдаемый объект не просто звезда или галактика. Кроме того, исследователи обнаружили, что рентгеновская сигнатура HLX-1 менялась со временем, предполагая, что черная дыра становится ярче каждый раз, когда ближайшая звезда приближается к ней, подавая газ и вызывая короткие вспышки рентгеновских лучей, которые затем медленно исчезают. прочь. Основываясь на яркости наблюдаемых вспышек, исследователи рассчитали минимальную массу черной дыры примерно в 500 раз больше массы Солнца, хотя по некоторым оценкам ее вес приближается к 20 000 масс Солнца.

На данный момент детекторы гравитационных волн LIGO и Virgo объединились, чтобы обнаружить 20 черных дыр звездных масс, которые сливаются, образуя черные дыры с массой от 20 до 80 солнечных. Хотя LIGO-Virgo не обнаружил никаких ЧД (более 100 солнечных масс), исследователи с оптимизмом смотрят на их обнаружение в будущем.

Планковская чёрная дыра — гипотетическая чёрная дыра с минимально возможной массой, которая равна планковской массе.
Плотность вещества такой чёрной дыры составляет около 1094 кг/м? и, возможно, является максимальной достижимой плотностью массы. Физика на таких масштабах должна описываться пока не разработанными теориями квантовой гравитации. Такой объект тождественен гипотетической элементарной частице с (предположительно) максимально возможной массой — максимону.
Планковские чёрные дыры характеризует крайне малое сечение взаимодействия. Малость сечения взаимодействия нейтральных максимонов с веществом приводит к тому, что значительная (или даже основная) часть материи во Вселенной в настоящее время могла бы состоять из максимонов, не приводя к противоречию с наблюдениями. В частности, максимоны могли бы играть роль невидимого вещества (темной материи), существование которого признается в настоящее время в космологии.
Сверхмассивные черные дыры — рождение гигантов
Маленькие черные дыры населяют вселенную, но их кузены, сверхмассивные черные дыры, доминируют. Эти огромные черные дыры в миллионы или даже миллиарды раз массивнее Солнца, но имеют примерно такой же размер в диаметре. Считается, что такие черные дыры находятся в центре практически каждой галактики, включая Млечный Путь.
Ученые не уверены, как возникают такие большие черные дыры. После того, как эти гиганты сформировались, они собирают массу из пыли и газа вокруг себя, материала, которого много в центре галактик, что позволяет им вырасти до еще более огромных размеров.
Сверхмассивные черные дыры могут быть результатом слияния сотен или тысяч крошечных черных дыр. Большие газовые облака также могут быть ответственны за их коллапс и быстрое увеличение массы. Или это коллапс звездного скопления, группы звезд, падающих вместе. Сверхмассивные черные дыры могут возникать из больших скоплений темной материи. Это вещество, которое мы можем наблюдать через его гравитационное воздействие на другие объекты; однако мы не знаем, из чего состоит темная материя, потому что она не излучает свет и не может быть непосредственно наблюдаемой.
Новый класс черных дыр — «сверхсверхмассивные» или огромные черные дыры
Итак, как мы уже знаем, наша Вселенная содержит огромные черные дыры. Сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики имеет массу 4 миллиона Солнц, но она довольно мала, как галактические черные дыры. Масса многих галактических черных дыр составляет миллиард солнечных масс, а масса самой массивной из известных черных дыр оценивается примерно в 70 миллиардов Солнц. Но насколько большой может быть черная дыра?
Чтобы черная дыра стала действительно массивной, она должна поглотить большое количество вещества в начале своей жизни. Если она медленно потребляет материю, тогда окружающая ее галактика встанет на свое место, и Вселенная расширится, так что черная дыра не сможет захватить намного больше вещества. Но когда черная дыра быстро поглощает большое количество вещества, материя становится очень горячей и имеет тенденцию отталкивать другую материю, что затрудняет рост черной дыры.
Основываясь на наблюдениях за крупнейшими черными дырами и компьютерном моделировании образования черных дыр, считается, что верхний предел массы галактических черных дыр составляет около 100 миллиардов солнечных масс. Но новое исследование предполагает, что предел массы может быть намного выше.
В работе ученых отмечается, что, хотя галактические черные дыры, вероятно, действительно имеют предел солнечной массы в сотни миллиардов, более крупные черные дыры могли образоваться независимо на ранних этапах существования Вселенной. Эти первичные черные дыры могут иметь массу более чем в миллион раз больше, чем самые большие галактические черные дыры. Исследовательская группа называет их невероятно большими черными дырами или SLABs (stupendously large black holes).

Идея первичных черных дыр существует уже давно. Они были предложены как решение всего, от темной материи до того, почему мы еще не открыли гипотетическую девятую планету в нашей солнечной системе. Но теоретические модели предполагают, что первичные черные дыры были бы намного меньше, чем даже черные дыры звездной массы, образованные из крошечных флуктуаций плотности в ранней Вселенной. Но это новое исследование предполагает, что темная материя и другие факторы могут вызвать колоссальный рост некоторых из них.
Если ранняя Вселенная была богата темной материей, особенно формой темной материи, известной как слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP), то первичная черная дыра могла потреблять темную материю, чтобы быстро расти. Поскольку темная материя не сильно взаимодействует со светом, захваченная темная материя не будет излучать много света или тепла, чтобы замедлить скорость роста. В результате эти черные дыры могли быть огромными еще до того, как Вселенная остыла и образовались галактики. Верхний предел массы SLAB будет зависеть от того, как темная материя WIMP взаимодействует с самой собой, поэтому, если мы обнаружим какие-либо SLAB, это может помочь нам понять темную материю.
Как человечество может использовать черные дыры?
Теория относительности предсказывает, что вращающиеся черные дыры можно использовать в качестве источников энергии. В 1969 году Роджер Пенроуз описал процесс, позволяющий это сделать. Вокруг вращающихся черных дыр существует эргосфера — область, предшествующая горизонту событий. Все тела в эргосфере вращаются вместе с черной дырой.
Процесс Пенроуза (также называемый механизмом Пенроуз) теоретически рассматривает черные дыры как средство извлечения энергии. Такое извлечение может произойти, если вращательная энергия черной дыры расположена не внутри горизонта событий, а снаружи — в области керровского пространства-времени. В этой эргосфере любая частица обязательно движется в локомотивном режиме одновременно с вращающимся пространством-временем, т.е. все объекты в там увлекаются им. При этом кусок вещества, попадающий в эргосферу, расщепляется на две части. Например, материя может состоять из двух частей, которые разделяются путем выстрела взрывчатого вещества или ракеты, которая раздвигает ее половинки. Импульс двух частей материи, когда они разделяются, можно организовать так, чтобы одна часть ускользнула из черной дыры (она «ускользнула в бесконечность»), а другая упала за горизонт событий в черную дыру. При тщательном размещении у убегающей части материи может быть большая масса-энергия, чем у исходной, а её падающая часть получает отрицательную массу-энергию. Хотя импульс сохраняется, эффект заключается в том, что при таком процессе можно извлечь больше энергии, чем изначально предусмотрено. Причем разница обеспечивается самой черной дырой. Таким образом, процесс приводит к небольшому уменьшению углового момента черной дыры, что соответствует передаче энергии материи. Потерянный импульс, в свою очередь, преобразуется в извлеченную энергию.

Процесс Пенроуза указывает на возможность получения энергии из черной дыры, но его нельзя назвать хорошим практическим методом. Для его реализации необходимо, чтобы две новорожденные частицы обладали скоростью, превышающей половину скорости света. Ожидаемая частота таких событий настолько редка, что не позволит получить значительное количество энергии.
Поэтому ученые активно ищут другие механизмы. К примеру, Стивен Хокинг показал, что черные дыры могут высвобождать энергию за счет теплового излучения. Еще одним способом извлечения энергии является процесс Блэнфорда-Знаека, основанный на электромагнитном взаимодействии.
Лука Комиссо (Luca Comisso) из Колумбийского Университета и Фелипе Асенхо (Felipe A. Asenjo) из Университета Адольфо Ибаньеса описали в своей статье еще одну из альтернатив процессу Пенроуза.
Черные дыры окружены горячей плазмой, частицы которой обладают магнитным полем. Основа нового механизма получения энергии из вращающихся черных дыр — пересоединение силовых линий магнитного поля внутри эргосферы. Черная дыра при этом должна находиться во внешнем магнитном поле, иметь большой спин (a ~ 1) и окружающую ее плазму с сильной намагниченностью. Нужными свойствами обладают, например, черные дыры, образовавшиеся в результате длинных и коротких гамма-всплесков и сверхмассивные черные дыры в активных ядрах галактик.
Магнитное пересоединение ускоряет часть плазмы в направлении вращения дыры. Другая часть ускоряется в обратном направлении и падает за горизонт событий. Выделение энергии, как и в механизме Пенроуза, происходит, если поглощаемая плазма имеет отрицательную энергию, а ускоренная — «ускользает» из эргосферы. Отличие состоит в том, что для образования частиц с отрицательной энергией требуется диссипация энергии магнитного поля. В процессе, описанном Пенроузом, роль играет только инерция частиц.
Как говорят ученые, КПД описанного процесса — 150 процентов. Это значит, что процесс позволяет получить в полтора раза больше энергии, чем нужно затратить на его реализацию. Достижение КПД больше 100 процентов возможно, потому что высвобожденные из эргосферы частицы плазмы уносят энергию черной дыры. Открытие нового механизма извлечения энергии из черных дыр позволит астрономам лучше оценить их вращательный момент и понять, как они излучают энергию. До практического применения открытия еще далеко: необходимо выяснить, как долететь до черной дыры и разместить что-то в ее эргосфере, не угодив за горизонт событий.
https://hightech.fm/
*********
2.Черные дыры. Факты и теория

Черные дыры — одни из самых странных и увлекательных тел во Вселенной. Они являются объектами с чрезвычайно высокой плотностью. И обладают таким сильным гравитационным притяжением, что даже свет не может убежать от их чудовищных объятий.
Альберт Эйнштейн впервые предсказал существование черных дыр в 1916 году в своей общей теорией относительности. Термин «черная дыра» был придуман в 1967 году американским астрономом Джоном Уилером. Впервые был использован в 1971 году.
Существует три типа черных дыр: обычные черные дыры, сверхмассивные черные дыры и промежуточные черные дыры.

Когда звезда сжигает свое последнее топливо, она сильно уменьшается в размерах. Небольшие звезды, имеющие массы примерно в три раза больше массы Солнца, превращаются в нейтронные звезды или белые карлики. Но когда коллапсирует звезда побольше, она продолжает сжиматься и создает обычную черную дыру.
Черные дыры, образованные коллапсом отдельных звезд относительно невелики. Но имеют невероятную плотность. Такой объект содержит три массы Солнца в области размером с небольшой город. Такая плотность материи приводит к возникновению колоссального гравитационного поля. Черные дыры поглощают пыль и газ из пространства вокруг себя. И поэтому растут в размерах.
Согласно данным исследования Гарвардско-Смитсоновского Центра астрофизики, наша галактика Млечный Путь содержит несколько сотен миллионов черных дыр.

Маленьких черных дыр достаточно много во Вселенной. Однако доминируют в пространстве дыры побольше. Супермассивные черные дыры в миллионы или даже миллиарды раз тяжелее, чем Солнце. Но имеют радиус, близкий к радиусу ближайшей звезды к Земле. Считается, что такие черные дыры лежат в центре почти каждой галактики, включая Млечный Путь.
Ученые пока до конца не определились, как именно возникают такие крупные черные дыры. Как только они рождаются, они, возможно, начинают набирать массу из пыли и газа вокруг себя. То есть того материала, который изобилует в центре галактик. И это позволяет им вырастать до огромных размеров.
Супермассивные черные дыры могут быть результатом слияния сотен или тысяч небольших черных дыр. Большие газовые облака также могут быть вовлечены в этот процесс. Они позволяют черным дырам быстро наращивать массу. Третий вариант — крах звездного кластера, когда группа звезд коллапсирует одновременно.
Промежуточные черные дыры — застрявшие посередине
Ученые когда-то считали, что черные дыры имеют только малые и большие размеры. Но недавние исследования показали возможность существования средних или промежуточных черных дыр (IMBH). Такие тела могут образовываться, когда звезды в кластере сталкиваются по цепной реакции. Некоторые из этих звезд, образовавшихся в одной и той же области пространства, в конечном итоге могут коллапсировать вместе в центре галактики и создать сверхмассивную черную дыру.
В 2014 году астрономы обнаружили объект, оказавшийся черной дырой промежуточной массы. Он находится в рукаве спиральной галактики.

Черные дыры невероятно массивны. Но при этом занимают небольшую область пространства. Между массой и гравитацией существует прямая связь. Это означает, что они обладают чрезвычайно сильным гравитационным полем. Практически ничто не может уйти от них. В классической физике даже свет, попадая в черную дыру, не может покинуть ее.
Такое сильное притяжение создает проблему наблюдения, когда дело доходит до черных дыр. Ученые просто не могут «видеть» их так, как они могут видеть звезды и другие объекты в космосе. Для обнаружения этих объектов ученые полагаются на излучение, которое испускается, когда пыль и газ поглощается черной дырой. Супермассивные черные дыры, лежащие в центре галактики, могут оказаться окутаны пылью и газом, находящимися вокруг них. Это может блокировать наблюдение контрольных выбросов.
Иногда, когда материя двигается к черной дыре, она рикошетом покидает горизонт событий и вылетает наружу, а не втягивается внутрь. Создаются яркие струи материала, движущегося с практически релятивистскими скоростями. Хотя сама черная дыра остается невидимой, эти мощные струи можно увидеть с больших расстояний.

Черные дыры имеют три «слоя» — внешний, горизонт событий и сингулярность.
Горизонт событий черной дыры — это то место, где свет теряет способность к «бегству». Когда частица пересекает горизонт событий, она уже не может покинуть черную дыру. На горизонте событий гравитация постоянна.
Внутренняя область черной дыры, где содержится ее масса, известна как сингулярность. Это единственная точка в пространстве — времени, где сосредоточена масса черной дыры.
По представлениям классической механики и физики ничто не может выйти из черной дыры. Однако, когда к уравнению добавляется квантовая механика, все немного меняется. В квантовой механике для каждой частицы имеется античастица. Это частица с одинаковой массой и противоположным электрическим зарядом. Когда они встречаются, пара частица-античастица может аннигилировать.
Если пара частица-античастица создается вне досягаемости горизонта событий черной дыры, одна из частиц может упасть в черную дыру, а другая быть вытолкнута. В результате масса черной дыры уменьшается. Этот процесс называется излучением Хокинга. И черная дыра может начать распадаться, что отвергается классической механикой.

В 2015 году астрономы, использующие гравитационно-волновую обсерваторию лазерного интерферометра (LIGO), впервые обнаружили гравитационные волны. С тех пор с помощью этого инструмента наблюдалось несколько других подобных инцидентов. Гравитационные волны, замеченные LIGO, возникли от слияния небольших черных дыр.
Наблюдения LIGO также дают представление о направлении вращения черной дыры. Когда пара черных дыр вращается по спирали вокруг друг друга, они могут вращаться в одном направлении. Или направления вращения могут быть совершенно разными.
Существует две теории о том, как образуются бинарные черные дыры. Первая предполагает, что они образовались примерно в одно и то же время, от двух звезд. Они могли родиться вместе и погибнуть примерно одновременно. Звезды-компаньоны имели бы похожее направление вращения. Поэтому черные дыры, которые они оставили, тоже вращались бы подобным образом.
По второй модели черные дыры в звездном кластере опускаются в его центр и соединяются. У этих компаньонов были бы случайные ориентации спина по сравнению друг с другом. Наблюдения черных дыр с различной ориентацией спина, произведенные с помощью LIGO, дают более убедительные доказательства этой теории образования.

Интересные факты о черных дырах
Ваша смерть наступит прежде, чем вы достигнете сингулярности. Исследование 2012 года предполагает, что квантовые эффекты приведут к тому, что горизонт событий будет действовать как стена огня, мгновенно сжигая вас до смерти.
Черные дыры не «засасывают». Всасывание вызвано выталкиванием чего-то в вакуум, которым массивная черная дыра определенно не является. Вместо этого объекты просто попадают в них.
Первым объектом, считающимся обнаруженной черной дырой, является Cygnus X-1. С В 1971 году ученые обнаружили радиоизлучение, исходящие от Cygnus X-1. Был обнаружен массивный скрытый объект, который был идентифицирован как черная дыра.
Cygnus X-1 был предметом товарищеского спора 1974 года между Стивеном Хокингом и физиком-теоретиком Кипом Торном. Последний утверждал, что этот источник был черной дырой. В 1990 году Хокинг признал свое поражение.
Миниатюрные черные дыры могли образоваться сразу после Большого взрыва. Быстро расширяющееся пространство, возможно, сжало некоторые свои области в крошечные плотные черные дыры. Они были менее массивны, чем Солнце.
Если звезда проходит слишком близко к черной дыре, она сможет быть поглощена ей. По оценкам астрономов, в Млечном Пути от 10 миллионов до миллиарда черных дыр с массами, примерно в три раза превышающими массу Солнца.
Теория струн предполагает больше типов массивных гигантских черных дыр, чем обычная классическая механика.
Черные дыры являются потрясающим материалом для научно-фантастических книг и фильмов. Фильм Интерстеллар в значительной степени полагался на консультации теоретического физика Кипа Торна. Это позволило привнести настоящую науку в продукт Голливуда. Фактически, работа со спецэффектами для блокбастера привела к улучшению научного понимания того, как могут выглядеть далекие миры, когда они расположены вблизи быстро вращающейся черной дыры.
https://alivespace.ru/
****************
3.ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ "СЕРЕДНЯЧКИ"

    Изучение черных дыр среднего размера, массой чуть меньше миллиона солнечных масс, возможно, даст ключ к пониманию того, как образовались их более крупные собратья и галактики.

Уже десять лет как астрономы выяснили, что в центре почти всех крупных галактик расположены огромные черные дыры — космические объекты с таким сильным гравитационным полем, что даже свет не в силах из них вырваться. Находясь в финальной стадии своей эволюции, звезды могут превращаться в небольшие черные дыры с массой, превышающей массу нашего Солнца в 3-100 раз, но такие черные дыры с массой, сравнимой с массой звезд, — просто лилипуты по сравнению с чудовищными великанами, расположенными в центрах галактик, масса которых измеряется миллионами и миллиардами Солнц.
    Изучение сверхмассивных черных дыр представляет собой сложную головоломку. Почему они так широко распространены в галактиках? Что возникло сначала — галактика или черная дыра? И прежде всего: как они образовались?
    Еще более загадочно то, что черные дыры появились уже тогда, когда Вселенная была еще очень молода. Так, в июне прошлого года астрономы сообщили, что самый ранний экземпляр из обнаруженных до сих пор, черная дыра массой примерно 2 млрд солнечных масс, существовала еще 13 млрд лет назад, спустя всего каких-то 770 млн лет после Большого взрыва. Как черным дырам удалось набрать подобную массу так быстро?

 Столь большая скорость роста ставит в тупик, ведь хотя черные дыры имеют репутацию мощнейших «пылесосов», они могут вести себя как огромные пневмомашины для очистки канав от листьев. Газ, устремляющийся к черной дыре, в конце концов закручивается вокруг нее в виде гигантского так называемого аккреционного диска. Вещество нагревается и начинает излучать, особенно когда оно приближается к точке невозврата у внутренней кромки диска. Это излучение отталкивает падающее на черную дыру вещество, уменьшая тем самым скорость ее роста. Физики вычислили, что масса черной дыры, «засасывающей» окружающее ее вещество непрерывно и с максимально возможной скоростью, будет удваиваться каждые 50 млн лет. Такая скорость слишком мала для того, чтобы «зародышевая» черная дыра звездной массы смогла вырасти в чудовище размером с миллиард Солнц за время менее миллиарда лет.
    Астрофизики предложили два возможных сценария образования черных дыр. Первый, обсуждаемый уже в течение многих лет, предполагает, что на первом этапе гигантские черные дыры действительно были остатками звезд. Самые первые звезды, образовавшиеся во Вселенной, вероятно, были необычайно массивными по сравнению с появившимися позже, такими как наше Солнце. Это связано с тем, что в первичных газовых облаках не было тяжелых элементов, которые способствовали бы охлаждению газа и образованию небольших сгустков. Такие огромные звезды должны были быстро выгореть и превратиться в черные дыры с массой примерно в 100 раз большей, чем у нашего Солнца. Но тогда какие-то процессы должны были вызвать ускоренный рост таких объектов — быстрее, чем при обычной аккреции. Например, если бы большая черная дыра образовалась в плотном звездном кластере, она должна была бы в конце концов оказаться вблизи его центра вместе с другими массивными звездами и черными дырами. В этом случае она имела бы шанс быстро вырасти до размера в 10 тыс. солнечных масс, поглощая другие черные дыры, и таким образом превысить предел нормальной скорости роста.
Основные положения.
- Черные дыры массой в миллиард раз большей нашего Солнца существовали уже на ранних этапах жизни Вселенной. Как эти монстры выросли такими огромными настолько быстро? В результате каких процессов сформировались зародышевые черные дыры, из которых они потом выросли?
- Действительно ли в результате смертельной агонии первых звезд появились многочисленные зародыши черных дыр, которые затем слились воедино, или же в результате коллапса гигантские первичные газовые облака, минуя стадию звезды, сформировали зародышей гораздо большего размера?
- Астрономы пытаются разгадать эту загадку путем поиска и анализа сохранившихся зародышей — черных дыр — «середняков». Уже первые результаты дают основание полагать, что черные дыры промежуточной массы образовались путем прямого коллапса.

Дальнейший рост до масштаба сверхмассивной мог бы продолжиться за счет обычной аккреции, при этом, конечно, отнюдь не исключается и возможность поглощения ею других достаточно больших черных дыр.
    Когда астрономы выяснили, что большие сверхмассивные черные дыры появились очень давно, они заинтересовались, может ли сколлапсированная массивная звезда достаточно быстро нарастить такую массу, даже пройдя в начале жизни стадию сверхбыстрого роста. Начались поиски альтернативных путей образования зародышевых черных дыр и механизмов, формирующих более массивные черные дыры, чем те, которые могли образоваться в результате смертельной агонии звезд.
    Ученые предложили модели образования более крупных зародышей черных дыр, не требующие наличия звезд-посредников. Так, достаточно большое газовое облако могло бы непосредственно сжаться до состояния черной дыры масштабнее тех. что рождаются в результате смерти звезды. Формируя зародыши массой от 10 тыс. до 100 тыс. Солнц, этот процесс несколько уменьшает время образования сверхмассивных черных дыр на ранних этапах. Такой непосредственный коллапс сегодня во Вселенной уже не происходит, но когда Вселенная была молодой, условия были совершенно иными.
    К сожалению, пока не ясно, какой из этих двух сценариев реализовался в действительности — образовались ли небольшие зародышевые черные дыры в результате смерти звезд, или же они появились на свет уже большими как продукт имплозии газового облака. Хотя астрономы могут заглядывать далеко назад во времени, всматриваясь в удаленные уголки космоса с помощью телескопов, пока нельзя даже надеяться зафиксировать акт формирования зародышевых черных дыр. Даже самые большие зародыши слишком малы, чтобы их можно было бы увидеть на таком расстоянии. (Космический телескоп им. Джеймса Уэбба мог бы их обнаружить, но он будет запущен не ранее 2018 г., да и то если выживет в политических баталиях вокруг финансирования его постройки.) Поэтому мои коллеги и я выбрали другую стратегию: искать зародышевые черные дыры, по той или иной причине не ставшие сверхмассивными, но сохранившиеся до настоящего времени в своих изначальных размерах.

Огромные черные дыры массой более миллиарда Солнц появились уже на очень ранней стадии существования Вселенной. Классический взгляд на процесс формирования черных дыр предполагает, что эти гиганты возникли как зародышевые черные дыры, образовавшиеся в результате коллапса первобытных звезд. Но такие небольшие черные дыры не могли бы набрать массу обычным путем достаточно быстро, чтобы превратиться в сверхмассивные столь рано (вверху). Ключевой вопрос поэтому таков: каким образом могли сформироваться более крупные черные дыры — зародыши (в центре и внизу)?
    Одно из объяснений состоит в том, что большая черная дыра звездной массы в звездном кластере могла бы быстро вырасти до 10 тыс. солнечных масс, поглощая другие черные дыры. Такая зародышевая черная дыра промежуточной массы затем могла бы превратиться в сверхмассивную, «заглатывая» газ.

Альтернатива: первичное газовое облако в результате коллапса могло сформировать непосредственно зародышевую черную дыру промежуточной массы. Эта черная дыра, затем тоже могла расти «заглатывая» газ. Поиск черных дыр промежуточной массы преследует цель определить, какой из сценариев реализуется.

Если зародыши образовались в результате эволюции звезд, то можно ожидать найти их достаточно много как в центре, так и на периферии галактик, потому что звезды, из которых они образовались, могли умереть в любой точке галактики. Следовало также ожидать обнаружения непрерывного диапазона масс черных дыр от 100 до 100 тыс. масс Солнца, поскольку рост черной дыры мог прерваться из-за отсутствия «пищи» на любой стадии ее превращения в сверхмассивную. И наоборот, если бы зародышевые черные дыры образовывались главным образом путем непосредственного коллапса газового облака, то такие «недоразвитые» черные дыры были бы очень редки. Процесс непосредственного коллапса, если бы он и происходил, случался бы гораздо реже, нежели смерть обычной звезды. И вместо широкого диапазона масс мы бы обнаружили, что большинство недоразвитых черных дыр будут «тяжелее», чем 100 тыс. Солнц (теоретические модели говорят, что это скорее всего и есть типичная масса зародыша, образовавшегося путем прямого коллапса).
    Поэтому я, как и другие астрономы, исследовала небо в поисках нового типа черных дыр, массой больше, чем звездная, но и не сверхмассивных, а где-то посередине — так называемых черных дыр промежуточной массы или «средней весовой категории». Мы стремились посмотреть, чему больше соответствует диапазон их размеров и распространенность, — модели звездного коллапса или коллапса газового облака. Когда примерно десять лет назад мы начали эту работу, она не выглядела многообещающей. Астрономы знали лишь одну черную дыру средней весовой категории и считали ее исключением из общего правила. С тех пор, однако, мы нашли их сотни.

  Галактики бывают различных типов, и некоторые из них обычно содержат сверхмассивные черные дыры. Наша галактика, Млечный Путь (внизу), — дисковая или спиральная галактика с балджем (большим плотным скоплением заезд), в центре которой расположена сверхмассивная черная дыра массой в 4 млн солнечных масс (голубая). Множество черных дыр звездной массы (оранжевые) были обнаружены и в самом Млечном Пути.
    В ядре всех галактик с балджем и больших эллиптических галактик, по-видимому, располагаются сверхмассивные черные дыры. Наоборот, черные дыры промежуточной массы больше распространены в галактиках, в которых нет больших балджей, таких как дисковые галактики без балджей. Черные дыры звездной массы встречаются повсеместно в галактиках всех типов.

Известные черные дыры делятся на три класса, в зависимости от их массы, которая обычно измеряется в солнечных массах или «Солнцах».
СВЕРХМАССИВНЫЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ: от нескольких миллионов до нескольких миллиардов Солнц. Обнаружены в центрах всех эллиптических галактик.
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ МАССЫ: от тыс, до 2 млн Солнц. Есть подозрения, что это недораз-вившиеся зародышевые черные дыры, которым не удалось набрать достаточную массу.
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ ЗВЕЗДНОЙ МАССЫ: известны экземпляры в диапазоне от четырех до 30 Солнц. Образовались в результате коллапса крупных звезд — процесса, который теоретически может породить черные дыры от трех до 100 солнечных масс.

 Что считать средней весовой категорией? В данной статье под этим термином я буду подразумевать черную дыру с массой ориентировочно между 1 тыс. и 2 млн масс Солнца. Верхний предел до некоторой степени произволен, но это позволяет исключить самые малые сверхмассивные черные дыры, такие хорошо известные, как черная дыра в 4 млн солнечных масс, расположившаяся в центре нашей Галактики. В любом случае в силу самой своей природы эти границы расплывчаты. На практике первые измерения масс таких объектов часто дают очень неопределенные результаты — так, массы черных дыр — «середнячков», полученные в первой серии наших измерений, как оказалось, были завышены вдвое. Это было обнаружено после того, как мы усовершенствовали технику наших измерений. Точные границы диапазона не играют особой роли до тех пор пока мы изучаем все семейство черных дыр по нисходящей, начиная с диапазона легких сверхмассивных. Но даже то, что нам удалось выяснить до сих пор, позволило по-новому взглянуть на взаимодействие черных дыр и галактик, в которых они расположены.

    Черные дыры могут проявить себя множеством способов. Например, звезды, сгрудившиеся на орбитах вокруг самого центра галактики, — явный признак затаившейся в ней сверхмассивной черной дыры. Однако объекты «середнячки» слишком малы, чтобы с помощью гравитации выдать свое присутствие подобным образом. Поэтому мы фокусируем свое внимание на «активных» черных дырах — тех, которые «пожирают» материю, — поскольку падающее на них горячее вещество излучает свет колоссальной яркости, За несколько десятилетий наблюдений астрономы обнаружили, что активные черные дыры, как правило, обитают в галактиках вполне определенного типа. Галактики, особенно массивные, бывают двух основных типов. Некоторые, такие как наша, представляют собой большой вращающийся звездный диск. Такие дисковые галактики, если посмотреть на них сбоку, похожи на неглубокие тарелки. Другие, так называемые эллиптические галактики, в большинстве своем выглядят как шары из звезд. В центре некоторых дисковых галактик расположены эллиптические галактики, которые называются выпуклостями или звездными балджами. Активные черные дыры чаще всего находят в больших эллиптических галактиках и в дисковых галактиках с большими балджами. Почти каждый балдж, расположенный достаточно близко, чтобы можно было исследовать детали, оказывается пристанищем для черной дыры массой от нескольких миллионов до нескольких миллиардов солнечных масс. Более того, чем больше балдж, тем больше черная дыра: масса черной дыры обычно составляет одну тысячную массы балджа. Такая поразительная корреляция — что само по себе загадка — дает основания полагать, что галактики и сверхмассивные черные дыры эволюционировали совместно, путем, который астрофизики пока еще не выяснили. Проще говоря, эта модель подсказывает, где искать черные дыры - «середнячки»: в самых маленьких галактиках. Но в каких именно?

    Идею подсказала одна небольшая загадочная галактика. Руководитель моей диссертационной работы, Луис Хо (Luis С. Но) из Обсерваторий института Карнеги в Пасадене, еще в 1995 г., работая над диссертацией, изучил более 500 ближайших ярких галактик. Он обнаружил, что большинство галактик с большими балджами содержат активные черные дыры, а галактики без балджей — нет, за единственным интересным исключением. Галактика NGC 4395 — это дисковая галактика с активной черной дырой, у которой совсем нет балджа. Научный руководитель самого Хо отметил эту странность еще в 1989 г., но большинство ученых сошлись на том, что это скорее аномалия. Обзор Хо подтвердил общее правило: черные дыры не обнаруживаются в галактиках без балджей, за исключением NGC 4395.
    Точная оценка массы черной дыры NGC 4395 — задача, потребовавшая значительных усилий. Большинство астрономических методов непосредственного измерения предполагают измерение параметров орбитального движения. Например, скорость планеты и размер орбиты, по которой она вращается вокруг своего солнца, позволяют нам вычислить массу солнца. Аналогично, зная параметры орбиты звезд в галактике, можно оценить массу черной дыры, но только в том случае, если она достаточно велика, чтобы эффекты ее гравитации были различимы в астрономических наблюдениях движения звезд. Объект NGC 4395 слишком мал.
    В таких случаях астрономы пользуются косвенными методами. Например, мощность рентгеновского излучения, исходящего от черной дыры, изменяется во времени, и чем больше излучающий объект, тем медленнее скорость таких изменений. В 2003 г. Дэвид Ши (David С. Shih) с коллегами, работавший в то время в Кембриджском университете, обнаружил, что мощность рентгеновского излучения, приходящего от NGC 4395, изменяется достаточно быстро, и поэтому черная дыра должна быть относительно небольшой — вероятнее всего, от 10 тыс. до 100 тыс. солнечных масс. В том же 2003 г. Хо другим методом получил оценку ее массы, лежащую в этом же диапазоне.
    Измерение ее массы другим методом было проведено в 2005 г. Брэдли Питерсоном (Bradley М. Peterson) с коллегами из Университета штата Огайо. Они воспользовались космическим телескопом «Хаббл» и методом, получившим название «эхокартирование» (Соответствующий русскоязычный термин еще не устоялся. Иногда его переводят как «реверберационное картографирование — Прим. пер.), в основе которого лежит измерение орбитального движения газовых облаков вокруг черной дыры, аналогично тому как для вычисления массы Солнца измеряют параметры орбитального движения планет. Измерение времени светового эха от облаков позволяет вычислить диаметр орбит. Питерсон с коллегами обнаружили, что черная дыра имеет массу в 360 тыс. солнечных масс. Но даже такой метод дает большую неопределенность в массе: ошибка может быть в три раза — из-за исходных допущений, которые используются при расчетах.
    Оказывается, галактика без балджа NGC 4395 «приютила» как раз такую черную дыру промежуточной массы, которую мы и искали. Из всех 500 галактик, которые изучал Хо, она оказалась единственной без балджа и с явным свидетельством присутствия активной черной дыры. Вторая была обнаружена в 2002 г. Аарон Барт (Aaron J. Barth), в то время работавший в Калифорнийском технологическом институте, воспользовался телескопом «Кек II на Гавайях, чтобы получить спектр необычной малоизученной галактики РОХ 52.
    Как и NGC 4395, эта галактика демонстрировала ряд признаков существования активной черной дыры, хотя и не была в списке основных подозреваемых обладателей сверхмассивной черной дыры (это редкий тип галактики, известный как сфероидальная галактика, которая отличается и от дисковых с балджем, и от эллиптических галактик).
    Барт послал только что полученный спектр галактики РОХ 52 Хо, который, лишь взглянув на него, сразу же спросил Барта: «Где ты нашел такой замечательный спектр NGC 4395?» Спектры двух разных космических объектов выглядели настолько одинаково, что Хо не смог их различить. (Именно характерные признаки в спектре указывают на присутствие черной дыры.)
    Поскольку РОХ 52 находится на расстоянии 300 млн световых лет (в 20 раз дальше, чем NGC 4395), оценки массы ее черной дыры астрономы выполнили еще более хитроумными методами. Тем не менее большое количество данных свидетельствует, что эта галактика «укрыла» черную дыру массой примерно в 100 тыс. Солнц. Черные дыры «средней весовой категории» в галактиках без балджей теперь образуют класс из двух объектов.
    Конечно, чтобы решить более сложную проблему, как сформировались зародыши сверхмаесивных черных дыр, требуется большее количество таких «середняков». Иначе трудно ответить на множество элементарных вопросов. Насколько типичны черные дыры промежуточной массы? Всякая ли галактика без балджа содержит такой объект, или в большинстве из них они все же отсутствуют? Есть ли такие черные дыры промежуточной массы где-либо еще? И ожидает ли нас в будущем находка образцов еще меньших, чем эти две? Только ответив на них, мы, возможно, сумеем понять, как сформировались зародыши и какую роль они играли в ранней Вселенной.

    К сожалению, стандартные астрономические методы плохо приспособлены к поиску черных дыр промежуточной массы. Чем большими размерами обладает такой объект, тем больше он может «заглотить» и тем ярче светиться. Небольшие черные дыры более тусклы, и поэтому их трудно обнаружить. Но дело осложняется еще вот чем. Эллиптические галактики, в которых имеют обыкновение находиться большие черные дыры, ведут себя необычайно хорошо. В таких галактиках не очень много газа и не образуются новые звезды, а значит, мы имеем ясный и ничем не затуманенный вид на центр галактики. Наоборот, в галактиках с преобладанием дисковой структуры (таких, в которых, по нашему подозрению, возможно, обычно и скрываются черные дыры промежуточной массы) часто рождаются звезды, и свет этих молодых звезд, а также связанные с ними газ и пыль могут спрятать активную черную дыру.
    Чтобы преодолеть подобного рода препятствия, в 2004 г. Хо и я обратились к бесценной библиотеке данных, предназначенной для поиска иголок в космическом стоге сена, — к Слоуновскому цифровому обзору неба (Sloan Digital Sky Survey, SDSS). С 2000 г. телескоп в штате Ныо-Мексико, используемый в этом проекте, отснял изображения более чем четверти небесной сферы и запечатлел спектры миллионов отдельных звезд и галактик.
    Мы изучили 200 тыс. спектров галактик и обнаружили 19 новых кандидатов, похожих на NGC 4395, -небольших галактик, содержащих активные черные дыры с массами, по нашей оценке, менее 1 млн солнечных масс.
    Аналогичные исследования в течение последних нескольких лет, в которых были использованы более свежие данные Слоуновского обзора, позволили расширить круг «подозреваемых» до примерно трех десятков черных дыр с массами менее миллиона солнечных и более 100 с массами, чуть превышающими этот порог.
    Метод, использованный для оценки масс, — косвенный. Слоуновские спектры показывают нам величину скорости горячего газа, обращающегося вокруг черной дыры. Но это лишь часть информации, необходимой для расчета непосредственно массы этого объекта (вторая половина — диаметр орбиты). Тем не менее астрономы из наблюдений активных черных дыр с массой в диапазоне от миллиона до миллиарда солнечных масс знают, как скорость газа обычно соотносится с массой черной дыры (чем меньше масса, тем медленнее движется газ). Экстраполяция на черные дыры меньшей массы дает нам возможность отыскать наших маленьких приятелей в данных SDSS.
    Эти поиски подтвердили наши догадки, основанные на исследовании объектов NGC 4395 и РОХ 52: существует более обширная популяция черных дыр промежуточной массы. Ожидаемым результатом было бы нахождение этих объектов в галактиках без балджей. Тем не менее такие черные дыры, по-видимому, все-таки очень редки. Лишь одна из каждых 2 тыс. галактик достаточно ярких, чтобы попасть в Слоуновский обзор, демонстрирует свидетельства присутствия активной черной дыры промежуточной массы.

Анализ 500 тыс. изображений галактик в оптическом диапазоне выявил более 100 черных дыр с массами, оцениваемыми менее двух миллионов солнечных масс (диаграмма). Другие исследования - в среднем инфракрасном, рентгеновском и радиодиапазонах - выявили еще несколько кандидатов. Пока что есть основания полагать, что большая часть галактик без балджей не содержат в своих ядрах черных дыр промежуточной массы. Эти наблюдения говорят в пользу сценария формирования зародышевых черных дыр путем прямого коллапса. Если бы зародыши образовались в результате коллапса звезд, то можно было бы ожидать нахождения гораздо большего количества некрупных черных дыр в диапазоне от 10 тыс. до 1 млн солнечных масс.

    Однако исследования в рамках программы SDSS, возможно, позволяют фиксировать далеко не все черные дыры. Исследования проводятся исключительно в оптическом диапазоне (диапазон длин волн, который видит наш глаз), и не исключено, что пылевые облака надежно укрывают множество черных дыр от нашего взгляда. Чтобы обойти это препятствие, астрономы исследуют излучение галактик в диапазонах таких длин волн, которые могут почти беспрепятственно пройти через пыль — рентгеновское излучение, радиоволны и инфракрасное излучение средневолновой области. Шобита Сатьяпал (Shobita Satyapal) из Университета Джорджа Мейсона и ее сотрудники использовали средневолновое инфракрасное излучение в поисках признаков скрытых активных черных дыр в галактиках без балджей. Экстремальное ультрафиолетовое излучение, исходящее от вещества, устремляющегося к черной дыре, вызывает ионизацию молекул в газовом облаке, порождая необычные химические соединения, такие как возбужденные состояния высокоионизированных атомов неона. Излучение этих ионов оставляет характерные «отпечатки пальцев» в спектрах средневолнового инфракрасного излучения. Такого рода поиски удаются в относительно небольшом числе галактик — группа Сатьяпал обнаружила всего несколько новых активных черных дыр — «середнячков». Астрономы нашли признаки черной дыры промежуточной массы или сверхмассивной черной дыры, исследуя галактики в рентгеновском и радиодиапазонах, и дополнительные наблюдения для подтверждения этих кандидатов сегодня продолжаются.
    Эти результаты говорят, что ведя поиск лишь в оптическом диапазоне, мы можем упустить множество галактик без балджей, которые скрывают свои черные дыры — «середнячки» пылевыми облаками, но все же не так уж и много, чтобы такие черные дыры промежуточной массы стали обычным явлением. Вердикт еще не вынесен, но, вероятно, лишь от 5 до 25% галактик без балджей дали прибежище черным дырам промежуточной массы, достаточно большим, чтобы их можно было бы обнаружить.

    Наблюдения черных дыр промежуточной массы в галактиках, не имеющих балджей, могут пролить свет на связь между более крупными черными дырами и большими балджами. Как я уже отмечала, сверхмассивные черные дыры в массивных галактиках с балджами обычно имеют массу примерно в одну тысячную массы балджа, Рост сверхмассивных черных дыр, очевидно, тесно связан с ростом окружающего его балджа. Если связь между черными дырами и галактиками вовремя формирования балджа и существует, то корреляции между свойствами галактик, не имеющих балджей, и находящимися в них черными дырами — «середнячками» быть не должно.
    Наиболее правдоподобная теория, объясняющая корреляцию, наблюдающуюся в галактиках с балджами, утверждает следующее: эллиптические галактики и большие балджи образуются, когда сливаются две дисковые галактики. Во время слияния гравитационные силы расшатывают их, и звезды движутся уже не в плоскости диска, а по орбитам, расположенным случайным образом внутри шара (форма в виде эллипса или выпуклости). Газовые облака вовремя слияния соударяются и в форме воронки устремляются к центру балджа, запуская основной механизм формирования звезды, который увеличивает суммарную массу звезд в балдже. Одновременно черные дыры каждой из галактик сливаются и засасывают часть газа, находящегося в центре галактики. Так за счет подобного рода крупномасштабных процессов, идущих при слиянии галактик, могут происходить совместный рост и эволюция крупных балджей и сверхмассивных черных дыр. К моменту, когда масса черной дыры достигнет тысячной массы балджа, на первый план выходят явления, выталкивающие газ из центра галактики и прекращающие ее бурный рост.

Черным дырам промежуточной массы в галактиках без балджей, вроде NGC 4395, так и не пришлось испытать радость подобного галактического пиршества. Вместо этого они остались недоразвитыми зародышами, которые немного подросли, лишь случайно «лакомясь» газом в центре галактики: закуска, которая не связана непосредственно с событиями, сформировавшими эволюционные процессы в галактике. В некоторых галактиках, не имеющих балджей, возможно, черные дыры так и не смогли подрасти. Такая ситуация сложилась в чисто дисковой галактике МЗЗ (по физическим характеристикам во многом схожей с NGC 4395), которая, очевидно, не содержит черной дыры более массивной, чем 1,5 тыс. Солнц. Число доказательств в пользу картины, связывающей рост черной дыры с формированием балджа, увеличивается, но множество деталей еще требуют проработки, и дело пока закрыто не полностью.
    Что касается вопроса, как образуются черные дыры-зародыши, то редкость черных дыр промежуточной массы свидетельствует в пользу теории непосредственного коллапса газовых облаков в ранней Вселенной. Если бы зародыши возникли в результате звездного коллапса, то следовало бы ожидать, что почти в центре каждой из этих галактик расположена черная дыра массой по крайней мере в 10 тыс. Солнц. Но преимущественное количество небольших галактик, у которых балдж отсутствует, по-видимому, не имеют такой черной дыры в своем центре.
    В пользу сценария непосредственного коллапса свидетельствуют и другие факты. В частности, слабая корреляция масс черных дыр — «середнячков» с массами галактик, в которых они расположены, хорошо укладывается в его предсказания. А сотворить черную дыру массой в миллиард Солнц намного легче, если сами зародыши уже достаточно массивны.
    Конечно, по мере поступления новых данных, выводы, сделанные в настоящее время, вероятно, претерпят изменения. Например, если бы астрономы вглядывались в галактики слегка более тусклые, чем те, спектры которых изучались в Слоуновском обзоре, то доля галактик с черными дырами промежуточной массы, возможно, и выросла бы. Или, наоборот, упала. Возможно и то, что в некоторых галактиках черные дыры — «середнячки» расположены не в центрах. Поиск черных дыр промежуточной массы сегодня продолжается по многим фронтам.
    Пока же много критических вопросов относительно черных дыр промежуточной массы остаются открытыми. Действительно ли такие черные дыры чаще встречаются в небольших галактиках специального типа? (Подобная связь могла бы стать основанием для гипотезы, что имеют место другие способы взаимодействия черных дыр и содержащих их галактик даже на стадиях, предшествующих слиянию, в результате которого образовались балджи и сверхмассивные черные дыры). Действительно ли в большинстве галактик, в которых нет балджей, нет и черных дыр промежуточного размера, или же черные дыры там все же есть, но им слегка недостает массы, чтобы мы могли их обнаружить? Это действительно так, если их масса составляет примерно 1 тыс. солнечных масс. (Такие черные дыры, несомненно, выросли из остатков умерших звезд, а не сформировались путем непосредственного коллапса.) Или же все без исключения галактики, не имеющие балджей, содержат массивные, от 10 тыс, до 100 тыс. солнечных масс, черные дыры, но большинство из них не имеют возможности питаться и поэтому не проявляют себя ни рентгеновским излучением, ни светом? (Это заставило бы отказаться от вывода, что черные дыры — «середнячки» редки). В зависимости от того, какие ответы на эти вопросы будут получены, астрофизические теории формирования галактик и зародышей черных дыр могут продвинуться в совершенно разных направлениях.
http://www.modcos.com/articles.

**************
Материалы из Сети подготовил Вл.Назаров