Черные дыры могут временно оживлять "мертвые" звезды

"Невидимые" черные дыры промежуточной массы могут проявлять себя, временно "оживляя" белые карлики, пролетающие на небольшом расстоянии от них. К такому выводу пришли ученые, опубликовавшие статью в Astrophysical Journal.

"Крайне важно понимать, как много подобных черных дыр существует во Вселенной. Ответ на этот вопрос поможет нам раскрыть тайны рождения крупнейших и древнейших сверхмассивных черных дыр Вселенной. Если мы когда-либо увидим то, как черные дыры "воскрешают" белые карлики, мы сделаем большой шаг к этому", — рассказывает Кристофер Фрэджайл (Christopher Fragile) из Института теоретической физики Кавли в Санта-Барбаре (США).

Жизнь и смерть в космосе

Наблюдения за первыми эпохами жизни Вселенной показывают, что сверхмассивные черные дыры массой в несколько миллиардов Солнц существовали уже в первых галактиках мироздания, что было бы невозможно, если бы они начали расти с "нуля", как считали ученые раньше. По этой причине астрономы достаточно давно ищут так называемые "черные дыры промежуточной массы", которые могли возникнуть в ходе прямого коллапса материи и послужить "зародышами" для рождения сверхмассивных дыр.

Сегодня астрономы знают о существовании четырех черных дыр такого рода – объект X-2 в галактике M82, источник HLX-1 в созвездии Феникса, "катапультированный" из галактики ESO 243-49, а также черная дыра NGC2276-3c в галактике NGC2276 и объект GCIRS 13E в Млечном Пути.

Многие ученые подозревают, что эти объекты на самом деле не являются черными дырами, так как их первооткрыватели пока не могут точно измерить их массу и другие физические свойства. Фрэджайл и его коллеги придумали остроумную методику для проверки свойств подобных объектов, используя "мертвые звезды".

Светила, похожие по размерам на Солнце, не превращаются в черные дыры или пульсары на последних стадиях своей жизни, а постепенно "выгорают". На их месте возникает облако из раскаленного газа и белый карлик – бывшее сверхгорячее ядро звезды, состоящее почти полностью из гелия и более тяжелых элементов.

Оно продолжает светиться за счет остаточного тепла и гравитационного сжатия, однако термоядерные реакции внутри него полностью прекращаются, так как температуры и давления внутри белого карлика слишком низки для того, чтобы ядра тяжелых элементов начали сливаться друг с другом.

Космические "лазари"

Белые карлики, как отмечает Фрэджайл, часто возникают в непосредственной близости от черных дыр в центре галактик и в крупных шаровых скоплениях. Изучая последствия их случайных "рандеву", его команда открыло необычное свойство белых карликов, которое можно использовать для поисков черных дыр промежуточной массы.

Дело в том, что черные дыры  вырабатывают приливные силы, заставляющие сближающиеся с ними объекты вытягиваться и сжиматься, что должно повышать температуры и плотность материи внутри них до десятков миллиардов градусов Кельвина и нескольких тонн на кубический сантиметр. В некоторых случаях, как предположили ученые, этого хватит для перезапуска термоядерных реакций внутри "мертвой звезды".

"Для того, чтобы недра белого карлика могли заново вспыхнуть, необходимо, чтобы черная дыра имела достаточно "средние" размеры. В таком случае приливные силы будут проявлять себя на больших расстояниях, но при этом черная дыра не проглотит сразу белый карлик или не исчезнет внутри него, если ее масса будет маленькой", — продолжает астрофизик.

"Возрожденная" звезда, как показали расчеты ученых, будет синтезировать новые элементы не так, как это делают обычные звезды и сверхновые. В частности, она будет производить необычно много никеля-56 и других элементов, связанных с железом, что позволит однозначно идентифицировать их, наблюдая за  вспышками "сверхновых" с аномальным спектром.

Пока, как признает Фрэджайл, ученым не удалось найти следов подобных черных дыр и "переродившихся" белых карликов, однако в прошлом их никто целенаправленно не искал. Длительные наблюдения и анализ данных, уже собранных телескопами, а  также подключение гравитационных обсерваторий к поискам таких объектов, по его словам, помогут найти их в ближайшие годы и десятилетия.