Учёные раскрыли тайны чёрных дыр: как они разрушают звёзды изнутри

Моделирование показало, что гипотетические чёрные дыры с массой астероида могут быть захвачены звёздами, уходить в их ядро и либо взрывать их за считанные минуты, либо медленно разрушать без яркой вспышки.

Астрофизики продолжают проверять теорию о первичных чёрных дырах — объектах, которые могли возникнуть в ранние моменты после Большого взрыва и составлять часть тёмной материи. Их масса теоретически может варьироваться от астероидной до лунной, однако их существование пока не подтверждено наблюдениями.

Недавнее исследование под руководством Орэ Готлиба (Ore Gottlieb) из MIT изучает сценарий, в котором такие чёрные дыры попадают в недра звёзд и начинают оказывать влияние на их эволюцию.

Авторы подчеркивают, что прямое «захватывание» чёрной дыры звездой во время пролёта крайне маловероятно. Однако в системах с планетами возможен более реалистичный механизм: взаимодействие трёх тел, при котором чёрная дыра постепенно оказывается на орбите, пересекающей звезду, и в конечном итоге «проваливается» внутрь неё.

После того как чёрная дыра попадает в звезду, она движется к её центру и начинает поглощать вещество. В зависимости от условий, этот процесс может развиваться по двум различным сценариям.

В первом случае вокруг чёрной дыры образуется аккреционный диск — структура из падающего вещества, которая нагревается и начинает испускать мощные потоки энергии. Возникают ударные ветры и релятивистские джеты, способные разрушить звезду за считанные минуты. Этот сценарий приводит к яркой вспышке, напоминающей сверхновую, но имеющей иное происхождение и другие временные характеристики.

Во втором сценарии аккреция происходит более медленно и стабильно. Звезда не взрывается, но постепенно изменяется изнутри, а чёрная дыра продолжает расти, оставаясь скрытой внутри. Внешних ярких сигналов при этом может быть практически не заметно.

Ключевым фактором, влияющим на исход, является формирование аккреционного диска и баланс углового момента — насколько быстро и организованно вещество падает на чёрную дыру.

Авторы также упоминают, что разные сценарии могут оставлять наблюдаемые следы. В «взрывном» случае возможны короткие рентгеновские вспышки, ультрафиолетовое послесвечение и сигналы, похожие на слабые гамма-всплески. В «тихом» варианте система может оставить компактный объект с необычными свойствами, который потенциально можно обнаружить по гравитационным волнам при будущих слияниях.

Хотя такие события, если они происходят, должны быть крайне редкими, они могут стать важным способом проверки гипотезы о первичных чёрных дырах и их роли в составе тёмной материи.