Чорні діри. Математична модель злиття чорних дір
Нещодавно вченими була розроблена математична модель злиття чорних дір. Якщо запропонована модель коректна, то в Чумацькому Шляху блукають тисячі чорних дір, масою тисячі сонячних мас кожна.
"Чорні діри дуже важко виявити". - Каже астроном Келлі Холі-Бокелман (Kelly Holley-Bockelmann), який представив результати моделювання на зборах Американської Астрономічної Спільноти 9 січня. – «Якщо діра не поглинає навколишню її матерію і, відповідно, не випромінює, її можна побачити лише за спотворенням світла від більш віддалених об'єктів сильним гравітаційним полем чорної діри. Цей ефект називається гравітаційним лінзуванням і проявляється в миттєвому зміщенні, що здається, більш віддаленого об'єкта, зміні його яскравості і навіть помилкової множинності ».
Розробники моделі особливу увагу приділяли про проміжному класу чорних дір, існування яких досі ставилося під сумнів. Астрономи знають безліч малих чорних дір, масою менше 100 сонячних, які виникають під час вибуху масивних наднових зірок. Також широко відомі надмасивні чорні діри, масою мільйони сонячних. Вони розташовані в центрі багатьох галактик, у тому числі і в центрі Чумацького Шляху. Але астрономи стверджують, що існує ще одна проміжна група чорних дірок масою в тисячі сонячних, що містяться в стародавніх кульових скупченнях, що налічують від 100 000 до мільйона зірок. Але такі об'єкти ще не спостерігалися.
Останні 2 роки вчені намагалися змоделювати процес злиття чорних дір відповідно до загальної теорії відносності. Одним із великих сюрпризів при розробці моделі виявився той факт, що при злитті двох чорних дір, що мають різні орбітальні швидкості, не тільки утворюється нова чорна діра, але й завдяки закону збереження імпульсу, ця діра отримує енергію, достатню для її розгону до 4000 км. /с.
«Ця швидкість набагато вища, ніж ми спочатку припускали. Навіть швидкість 200 км/с дуже висока для подібних космічних об'єктів. – каже Холі-Бокелман. – «При цьому новостворена чорна діра неодмінно повинна залишити межі кульового скупчення, що рухається зі швидкістю менше 100 км/с».
Команда вчених під керівництвом Холі-Бокелман провела ряд імітацій утворення чорних дір проміжного класу при злитті малих чорних дір, які удосталь присутні у кульових скупченнях. «У моделюванні ми використовували чорні діри різних мас і прийняли швидкість їхнього руху та обертання випадковими. У таких умовах виявилося, що лише третина чорних дір після злиття залишаються в межах кульового скупчення», - каже вона.
У Чумацькому Шляху близько 200 кульових скупчень. Це означає, що в нашій галактиці блукають тисячі чорних дір, що поглинають газопилові скупчення та зірки, що необережно опинилися на шляху їхнього прямування. На щастя, астрономи кажуть, що ці об'єкти не становлять особливої загрози для нашої планети. «Вірогідність знищення Сонячної системи блукаючою чорною діркою надзвичайно мала». – каже Холі-Бокелман. – «Небезпечна зона навколо чорної діри обмежується радіусом Шварцшильда, який дорівнює всього кілька тисяч кілометрів. Повірте, нас оточують і набагато небезпечніші сусіди».
Довідка:
Чорна діра — область в просторі-часі, гравітаційне тяжіння якої настільки велике, що покинути її не можуть навіть об'єкти, що рухаються зі швидкістю світла, навіть світлові хвилі не можуть вийти за її межі.
Кордон цієї області називається горизонтом подій, та її радіус (якщо вона сферично симетрична) — гравітаційним радіусом. У найпростішому випадку сферично-симетричної чорної діри він дорівнює радіусу Шварцшильда:
Існування чорних дір випливає з точних рішень рівнянь Ейнштейна, перше з яких було отримано Карлом Шварцшильдом у 1916 році. Сам термін був придуманий Джоном Арчібальдом Уілером наприкінці 1967 року і вперше використаний у роботі. Раніше подібні астрофізичні об'єкти називали в англомовній науковій літературі «зоряни, що сколапсували», а в російськомовній — «застиглі зорі» або «колапсари».
