Предложены кандидаты в потенциальные «фабрики» слияний небольших черных дыр

Слияние черных дыр с различными массами. Суммарная масса меньше суммы исходных масс. Иллюстрация Physorg

В 2021 году астрономы увидели на небе самую большую на сегодня комету. Диаметр ее плотного ядра достигает 197 км. Еще больше – ее «грива» (кома), по которой кометы получили свое название в Средние века. Интересно, что поначалу были уловлены две волны: одна от ядра, а другая – от газовой ауры. Расчеты показывают, что комета приблизится к Солнцу в 2031 году.

Астрономы и астрофизики путем наблюдений и компьютерного моделирования доказали, что в центре галактик, в том числе и Млечного Пути, находятся сверхмассивные черные дыры, масса которых превышает миллионы солнечной. Подобного рода центры получили название активных галактических ядер (AGN – Active Galactic Nucleus). Сотрудники копенгагенского Института Нильса Бора полагают, что галактические ядра – это потенциальные «фабрики» слияний-поглощений более мелких дыр. И это представляет собой механизм наращивания массы черных дыр.

Одним из результатов такого эксцентрического слияния является дыра GW190521. Ее масса составляет 142 солнечных. И она возникла после слияния дыр с массами 85 и 66 солнечных. Простая арифметика показывает, что сумма на девять масс Солнца меньше масс слагаемых. Убыль массы имеет двоякую природу. Это могут быть газопылевые струи, уходящие с полюсов дыры в пространство. Другой механизм – расходование энергии-массы в виде гравитационных волн (GW – Gravitational Waves). Их приход на Землю удалось уловить благодаря гравитационным обсерваториям LIGO и VIRGO.

Датские астрофизики опубликовали в журналах Astrophysical J. Letters и Nature Astronomy статью, в которой отмечают, что AGN могут представлять собой центры эксцентричных слияний одиночных и двойных черных дыр. Отсюда и определение – эксцентричные. При этом «эксцентрики» могут влиять на оси вращений спинов, вернее спиновых векторов черных дыр. Это приводит к изменению угла осей их вращения.

На GW190521 обратили внимание и заокеанские ученые, которые описали в январе и феврале 2022 года в тех же Astrophysical J. Letters и Nature Astronomy эксцентрическое слияние. Первыми были ученые Технологического института в г. Рочестер. За ними последовали «звездочеты» Флоридского университета в г. Гэйнсвил.

Наблюдения за необычными объектами космоса способствуют накоплению фактического материала для разработки фундаментальной «Теории Всего». Альберт Эйнштейн был, как известно, последовательным оппонентом квантовой физики, хотя и дал математическое описание вполне квантового фотоэффекта, за что и был удостоен Нобелевской премии. Кроме этого индийский физик-теоретик Шотендронат Бозе и Эйнштейн теоретически предсказали существование конденсата атомов, ведущего себя после глубокого охлаждения как единое целое.

Один из главных выводов из Общей теории относительности (ОТО), разработанной Эйнштейном, – реальность существования гравитационных волн и гравитационных линз – сегодня доказан экспериментально. Но ОТО стала и «препятствием» на пути решения фундаментальной проблемы слияния квантовой и гравитационной физик, первая из которых действует на сверхмалых расстояниях, а вторая – на космических.

В свое время Нобелевскую премию присудили за открытие и описание свойств так называемых калибровочных бозонов. Один из них возникает на краткий миг при бета-распаде нейтрона с испусканием электрона. В результате образуется протон. Этот бозон назвали W, потому что он отвечает за слабое (weak) взаимодействие. И вот теперь теоретики бьются над тем, как «совместить» классическое – по Эйнштейну – искривление пространства-времени и субмикроскопические закономерности квантового мира.

Не будем забывать, что именно теоретики заговорили сначала о черных дырах и сингулярности. Конечно, сначала именно радиоастрономы зарегистрировали первые пульсары – быстро вращающиеся сверхплотные нейтронные звезды. Потом были открыты не излучающие своего света квазары и блазары с их сверхмощными гамма-всплесками (GRB – Gamma-Ray Blasts).