Звездное небо создали... черные дыры?

Как образуются звезды? Считается, что эти гигантские светящиеся сферы возникают при так называемом гравитационном коллапсе газовых облаков. Происходит это следующим образом — обычно на молекулярное облако, где плотность молекул несколько выше, чем в окружающем космосе (около миллиона молекул на кубический сантиметр против одной молекулы на кубический сантиметр). Обычно масса такого облака превышает массу солнца и достаточно сильно: в 100 000 — 10 000 000 раз. В общем, звезде есть из чего образовываться.

Как правило, подобные облака просто вращаются вокруг какой-нибудь галактики. И вот тут-то и возникают условия для сильного сжатия вещества или гравитационного коллапса. Причины, вызывающие его, могут быть различны — например, взрыв сверхновой, при котором ударная волна с силой бьет по молекулярному облаку. Или же иногда сами молекулярные облака сталкиваются друг с другом и "сминаются" в звезды.

Бывает также, что облако проходит через какой-нибудь плотный рукав спиральной галактики, что, в свою очередь, способствует уплотнению самого облака. Ну, и, наконец, гравитационный коллапс случается и во время столкновения двух галактик. Словом, причин, по которым зажигается звезда, в космосе предостаточно.

Что же происходит дальше? При гравитационном коллапсе молекулярное облако разделяется на части, образуя все более и более мелкие сгустки. Фрагменты с массой меньше 100 солнечных масс способны сформировать звезду.

В таких формированиях газ нагревается, поскольку при сжатии потенциальная энергия переходит в тепловую. Так образуется протозвезда. Внутри протозвезды чудовищное давление и температура запускают реакции термоядерного синтеза (например, образование ядер гелия из таковых водорода) — и вот вам, пожалуйста, новая звезда уже зажглась. Начало термоядерных реакций устанавливает некое равновесие внутри звезды, предотвращая ядро от дальнейшего гравитационного коллапса. Поэтому далее она может существовать в стабильном состоянии.

Следует заметить, что так везет далеко не всем — большая часть протозвезд превращается в тусклые коричневые карлики, масса которых не превышает одной десятой солнечной. Такие звезды быстро умирают, постепенно остывая за несколько сотен миллионов лет. Ну, а более легкие сгустки молекулярного облака могут формировать планеты-гиганты, вроде Юпитера, Сатурна и прочих исполинов Солнечной системы.

До сих пор считалось, что черные дыры никак не помогают, а, напротив, мешают рождению звезд. Полагали, что эти "поглотители всего" обладают столь мощной гравитацией, что создаваемый ей сильный поток вещества, двигающегося к самой дыре, просто разносит на кусочки все подвернувшиеся под него молекулярные облака. Однако, как выяснили недавно астрофизики из Имперского колледжа Лондона (Великобритания), иногда черные дыры все же могут способствовать формированию звезд.

Группа ученых под руководством Сугаты Кавираджа с помощью широкоугольной камеры №3 космического телескопа "Хаббл" изучили центральные районы галактики Центавр, А (NGC5128), расположенной в 13 миллионах световых лет от Земли. Давно было замечено, что по ней проходит пояс пыли, который можно наблюдать в видимом свете. В рентгеновском же и радиодиапазоне видно, что этот пояс имеет джеты (то есть струи плазмы, вырывающиеся из центра галактики). Ну, а в центе ее, как и положено, находится черная дыра. Так вот, эти джеты отходят от нее на огромное расстояние — где-то около одного миллиона световых лет.

Астрофизикам на этот раз удалось детально изучить так называемые "внутренние нити" — регион, расположенный близ потока и являющийся источником ультрафиолетового и рентгеновского излучения, а также яркого видимого света. Вот тут-то и выяснилась весьма интересная вещь — кончик такой "нити", который находится ближе всех к потоку, содержит молодые звезды, возраст которых совпадает с возрастом потока. И их там немало!

Но, что еще интереснее, дальше на протяжении "нити" нет юных светил, хотя их следовало там ожидать, если следовать гипотезе о том, что поток вещества разрывает молекулярное облако на части. Ученые задумались, почему же так происходит, и пришли к выводу, что дело вот в чем. Прохождение потока из черной дыры заставляет коллапсировать наиболее плотные части молекулярного облака (а эти зоны как раз находятся в конце "нити"). А вот всем остальным его частям везет меньше — струя джета сметает более разреженные газовые скопления подобно тому, как струя из шланга дворника сметает пыль с асфальта.

"Результаты наблюдений говорят о том, что это явление могло быть широко распространенным в ранней Вселенной, когда газовых облаков было намного больше. Именно оно могло стать причиной рождения миллиардов звезд. Этот процесс может протекать в галактиках и сегодня, хотя примеров тому в нашем непосредственном окружении известно очень мало. Так или иначе, но, возможно, пришла пора всерьез пересмотреть физику, описывающую взаимодействие черных дыр и галактик в наших моделях образования галактик" — так комментирует результаты работы ведущий автор исследования доктор Кавирадж.

Кстати, его гипотеза о звездообразовании выглядит следующим образом — известно, что в центре почти каждой галактики есть своя черная дыра. Время от времени она вызывает отток от себя вещества (те самые джеты), который растягивается на миллионы световых лет. Так вот, он, проходя через молекулярные облака, вызывает гравитационный коллапс наиболее плотных его частей. Там-то и формируются звезды. А весь остальной газ из облака расшвыривается в стороны.