28.02.2014

Окрестности чёрной дыры могут светиться сильнее, чем позволяют правила

В галактике Южная Вертушка, что в 15 млн световых лет от нас, обнаружена странная чёрная дыра — лёгкая, но при этом поглощающая материю с невиданной интенсивностью, пишет The Conversation.

Когда чёрная дыра поглощает окружающую материю в аккреционный диск, она в том числе частично отдаёт энергию этого вещества вовне. Причём весьма деятельно: если бы материю с такой же эффективностью могли использовать автомобили, то на одной заправке можно было бы проехать 3 млрд км (10 млрд МДж с килограмма против 45 МДж с килограмма для бензина).

К счастью, мы не умеем делать чёрные дыры, поэтому спите спокойно, автомобилисты. Тем не менее казалось, что мы можем хотя бы примерно оценить эффективность использования чёрными дырами окружающего вещества в получении энергии... Но мы ошибались.

В галактике Южная Вертушка (М83) найдена ЧД с массой всего в сто солнечных (слишком лёгкая для ЧД промежуточных масс), не так давно сформировавшаяся из тяжёлой звезды. Обычно искать такие объекты нет никакой возможности: уж больно мало материи они поглощают, так как обладают не самой великой притягивающей силой. Между тем MQ1 (самый мощный микроквазар в галактике М83) породил аккреционный диск, излучающий в миллионы раз ярче Солнца, демонстрируя активность, сравнимую (и даже превышающую) с многими сверхмассивными чёрными дырами. Для справки: Стрелец А* в центре нашей Галактики к подобной бурной деятельности не склонен, а ведь он в сотни тысяч раз тяжелее, чем ЧД в MQ1.

Светимость этого объекта выше эддингтоновской (эддингтоновского предела), то есть уровня, определяющегося условием равновесия гравитационных сил ЧД и давления излучения её аккреционного диска. Обычно это означает, что излучение от диска способно заставить огромные массы вещества покинуть регион вокруг чёрной дыры.

И действительно, Роберто Сориа (Roberto Soria) из Университета Кёртина (Австралия) вместе с коллегами выявил, что регионы выброса вещества у этой черной дыры исключительно огромны, что никак не сопрягается с её малыми размерами. Микроквазар, уточняет учёный, вышел за пределы эддингтоновской светимости чрезвычайно далеко — в несколько раз. А потому и ЧД в его центре поглощает выше нормы.

Наконец, всё расчёты показывают, что MQ1 ведёт себя так последние десять тысяч лет; другим сроком огромные массы отбрасываемого вещества не объяснить. И это необычно, поскольку если временное преодоление такого ограничения ещё можно себе представить, то, согласно теории, длительное превышение эддингтоновской светимости невозможно в силу активного истечения вещества под действием излучения аккреционного диска.

Наблюдения позволяют улучшить наше понимание происходившего в ранней Вселенной, когда ЧД, видимые астрономами в самых далёких галактиках, почему-то уже сверхмассивны, хотя времени на такой рост у них вроде бы не было. Хотя астрономы пока не уверены в том, как именно ЧД в Южной Вертушке удаётся превышать лимит поглощения материи столь долго, аналогичные процессы в ранней Вселенной, где плотность материи была в среднем выше, вполне способны объяснить чрезвычайно быстрое возникновение сверхмассивных ЧД.

«Мы, вероятно, недооценивали эффекты, которые ЧД звёздных масс могли оказывать на нагрев и ионизацию межзвёздного газа в ранней Вселенной», — полагает Роберто Сориа.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Александр Березин

Источники:

1. compulenta.computerra.ru