Развитие (изменение) чёрных дыр — это путь от их рождения до превращения в сверхмассивную черную дыру, способную определять развитие целых галактик.
Чёрные дыры рождаются, растут, сливаются и влияют на изменения галактик. Их развитие зависит от условий окружающей среды: плотности газа, частоты столкновений друг с другом и истории галактики.
Звёздные чёрные дыры
Масса: примерно от нескольких до десятков масс Солнца.
Вероятное происхождение: коллапс массивной звезды.
Когда звезда с массой от нескольких до десятков масс Солнца исчерпывает термоядерное топливо, её ядро перестаёт поддерживаться давлением излучения. Гравитация «побеждает», ядро стремительно сжимается, формируется сверхновая (вспышка сверхновой). Если оставшееся ядро достаточно массивно, оно не может стабилизироваться как нейтронная звезда и коллапсирует в чёрную дыру.
Первые чёрные дыры ранней Вселенной
Исследования показывают, что в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва чёрные дыры могли формироваться в экстремальных условиях:
- из коллапса первых звёзд,
- из прямого коллапса гигантских облаков газа,
- из-за влияния тёмной материи на ранние звёзды.
Чёрные дыры увеличивают массу двумя путями:
Аккреция вещества
Они поглощают газ, пыль, материю, звёзды. В ранней Вселенной существовал режим сверхэддингтоновской аккреции — сверхбыстрого «обжорства», когда чёрная дыра росла быстрее, чем позволяли классические научные модели.
Слияния чёрных дыр
При столкновении галактик их центральные чёрные дыры сближаются и сливаются, испуская гравитационные волны.
Превращение в сверхмассивные чёрные дыры
Сверхмассивные чёрные дыры массой от миллионов до миллиардов Солнц находятся в центрах почти всех галактик. Есть разные гипотезы объясняющие их происхождение:
- быстрый рост черных дыр в ранней Вселенной,
- прямой коллапс гигантских газовых облаков,
- слияния множества меньших чёрных дыр.
Новейшие исследования показывают, что даже небольшие чёрные дыры могли вырасти до огромных размеров за короткое время (относительно) благодаря условиям в ранних галактиках.
Влияние чёрных дыр на галактики
Сверхмассивные чёрные дыры — не пассивные объекты. Они влияют на процессе в галактиках, в которых расположены:
- регулируют звездообразование, нагревая и выбрасывая газ;
- создают мощные джеты и активные ядра галактик ;
- влияют на распределение материи и структуру галактики.
Открытые вопросы
Современная астрофизика всё ещё ищет ответы:
- Почему некоторые чёрные дыры растут быстрее других?
- Как тёмная материя влияет на их эволюцию?
Этим список вопросов не исчерпывается.
Самая массивная и самая «сильная» чёрная дыра, известная на сегодня — это TON 618 (ТОН 618).
Может ли чёрная дыра исчезнуть?
Иногда может. Чёрная дыра испаряется. Это называется излучением Хокинга — слабое квантовое «свечение», из‑за которого она теряет массу.
Что происходит на горизонте событий (черной дыры)
В квантовой теории поля вакуум — это не пустота, а состояние, где постоянно возникают виртуальные пары частиц и античастиц.
У горизонта событий гравитационное поле настолько сильно, что оно разрывает эти пары:
- одна частица оказывается по ту сторону горизонта,
- другая — уходит наружу и становится реальной.
Вероятнее всего, любой объект, попавший в зону горизонта событий черной дыры, будет поглощен (если речь не идет о столкновение двух черных дыр).