Как первичные чёрные дыры поглощают звёзды изнутри: два сценария финала

Астрофизики продолжают исследовать концепцию первичных чёрных дыр — гипотетических объектов, сформировавшихся в первые мгновения после Большого взрыва и рассматриваемых как вероятный компонент тёмной материи. Хотя их существование до сих пор не подтверждено эмпирически, теоретические модели допускают существование дыр с массой от астероида до Луны.

Новое исследование, проведённое под руководством Орэ Готлиба из MIT, фокусируется на сценарии, при котором такие микроскопические чёрные дыры проникают в недра звёзд, кардинально меняя их жизненный цикл.

Учёные подчёркивают, что прямое захватывание чёрной дыры пролетающей мимо звездой крайне маловероятно. Однако в планетных системах возможен более вероятный механизм: «танец» трёх тел, в процессе которого чёрная дыра постепенно переходит на орбиту, пересекающую звезду, и в конечном итоге «проваливается» в еёглубины.

Оказавшись в центре звезды, чёрная дыра начинает интенсивно поглощать материю. Характер этого процесса зависит от внешних условий и предопределяет судьбу небесного светила.

Первый вариант развития событий связан с формированием аккреционного диска вокруг чёрной дыры. Разогретое падающее вещество генерирует мощнейшие выбросы энергии, ударные волны и релятивистские джеты. Это приводит к детонации звезды буквально за считанные минуты — событие напоминает вспышку сверхновой, но отличается от неё механикой и временными параметрами.

При втором сценарии аккреция протекает в спокойном, размеренном режиме. Звезда избегает мгновенного разрушения, но её внутренняя структура постепенно перестраивается под воздействием растущей внутри «паразитной» чёрной дыры, при этом процесс протекает практически без внешних световых сигналов.

Ключевым фактором, определяющим финал, становится эффективность аккреционного процесса и распределение углового момента при захвате вещества чёрной дырой.

Авторы исследования отмечают, что каждый сценарий оставляет свои специфические маркеры. «Взрывной» вариант может сопровождаться кратковременными рентгеновскими вспышками и ультрафиолетовым излучением, напоминающим гамма-всплески. «Тихое» поглощение, в свою очередь, превращает звезду в компактный объект с аномальными свойствами, который в будущем может быть идентифицирован через фиксацию гравитационных волн при слияниях.

Несмотря на то что подобные катаклизмы должны быть чрезвычайно редкими, их обнаружение стало бы «золотым ключом» к подтверждению теории о первичных чёрных дырах и их роли в структуре тёмной материи.

Источник: iXBT