Астрофизики продолжают проверять гипотезу о первичных чёрных дырах — гипотетических объектах, которые могли возникнуть в первые мгновения после Большого взрыва и, возможно, составляют значительную часть тёмной материи. Масса таких дыр теоретически может варьироваться от размеров астероида до лунной, однако на текущий момент их существование не подтверждено прямыми наблюдениями.
Новое исследование, проведённое командой под руководством Орэ Готлиба (Ore Gottlieb) из MIT, детально рассматривает сценарий, в котором первичные чёрные дыры попадают в недра звёзд и начинают оказывать фундаментальное влияние на их эволюцию.
Механизмы захвата
Исследователи отмечают, что прямое «захватывание» чёрной дыры пролетающей звездой — явление крайне маловероятное. Однако в звёздных системах, где присутствуют планеты, возможен более правдоподобный механизм. Речь идет о гравитационном взаимодействии трёх тел, в ходе которого чёрная дыра постепенно переходит на орбиту, пересекающую звезду, и в конечном итоге «проваливается» вглубь небесного светила.
Оказавшись внутри звезды, чёрная дыра опускается к её ядру и начинает активно поглощать окружающее вещество. Учёные выделили два принципиально разных сценария развития этого процесса.
Два исхода «звёздного поглощения»
Сценарий «взрывного» разрушения
В первом случае вокруг чёрной дыры формируется аккреционный диск. Вещество, падающее на неё, разогревается до огромных температур и начинает испускать мощные потоки энергии. Формируются ударные ветры и релятивистские джеты, которые способны полностью разрушить звезду всего за несколько минут. Этот процесс сопровождается яркой вспышкой, внешне напоминающей сверхновую, но имеющей совершенно иную физическую природу и временные характеристики.
Сценарий «тихой» перестройки
Второй сценарий подразумевает более медленную и стабильную аккрецию. В этом случае звезда не взрывается, а постепенно перестраивается изнутри. Чёрная дыра продолжает расти, оставаясь скрытой в недрах звезды, при этом внешние яркие сигналы практически отсутствуют.
Что определяет судьбу звезды
Ключевым фактором, определяющим, по какому из двух путей пойдет развитие событий, является формирование аккреционного диска и баланс углового момента — проще говоря, то, насколько организованно вещество «стекает» на чёрную дыру.
Авторы работы подчеркивают, что оба сценария могут оставлять наблюдаемые следы. В первом случае возможны короткие рентгеновские вспышки, ультрафиолетовое послесвечение и сигналы, схожие с гамма-всплесками. «Тихий» вариант может привести к появлению компактного объекта с необычными свойствами, который удастся обнаружить в будущем при помощи детекторов гравитационных волн.
Хотя подобные события, вероятнее всего, случаются очень редко, их изучение может стать критически важным ключом к доказательству существования первичных чёрных дыр и разгадке природы тёмной материи.
