Скрытые черные дыры — это, по сути, черные дыры в зачаточном состоянии, которые «замаскированы» под огромным количеством космического мусора и газов.
Черные дыры были горячей темой в научном сообществе на протяжении десятилетий. Конечно, это оправдано, потому что за последние двадцать лет мы сделали все возможное с точки зрения нашего понимания черных дыр. Из неясной научной теории, оставленной размышлениям писателей-фантастов, теперь у нас есть пиктографические свидетельства существования черных дыр. Более того, мы обнаружили так называемые черные дыры.
Скрытые черные дыры — это в основном черные дыры, которые скрыты от глаз. Они находятся на ранней стадии жизни и скрыты густым облаком газа. В конце концов, когда они «вырастут», они поглотят плотную газовую завесу и станут видны в виде зрелой сверхмассивной черной дыры.
Формирование черной дыры
Черная дыра чаще всего является результатом смерти звезды. Звезда теряет топливо, которое держит ее в пламени, и гравитационное притяжение в ее ядре становится слишком сильным, чтобы она могла справиться с этим. В конце концов, звезда падает в себя и образует область почти бесконечной плотности, известную как черная дыра.
Тем не менее это только один из сценариев. Существуют свидетельства того, что черные дыры и самые первые звезды сосуществовали в начале Вселенной. Некоторые черные дыры настолько массивны, что они должны были присутствовать близко к началу, чтобы иметь достаточно времени, чтобы вырасти до их нынешних размеров. Эти черные дыры имеют массу, в миллиард раз превышающую массу нашего Солнца, и широко известны как сверхмассивные черные дыры. Никто не знает с уверенностью, как появились первые черные дыры, но популярная теория предполагает, что сразу после Большого взрыва появились карманы чрезвычайно высокой плотности, которые обрушились под действием гравитации, что привело к созданию самых первых во Вселенной черных дыр.
Еще одна теория формирования сверхмассивной черной дыры предполагает, что когда вселенная была в зачаточном состоянии, более мелкие черные дыры объединялись в центре галактик, образуя своих сверхмассивных братьев и сестер. Это, пожалуй, единственное реалистичное средство, с помощью которого эти небесные бегемоты выросли до размеров «сверхмассивных».
Эти гигантские черные дыры притягивают все формы мусора и газа из окружающих областей к своему гравитационному центру. Точно так же, как вода спускается в сток вашей ванной комнаты, мусор закручивается вниз к центру этого галактического стока. Вихрь создает вокруг черной дыры своего рода диск газа и мусора, называемый аккреционным диском. Эти аккреционные диски ответственны за одно из самых ярких явлений во Вселенной — квазары.
Что такое квазары?
Квазары — это относительно компактные объекты с большой светимостью. На самом деле, это самые яркие объекты во Вселенной, не считая нескольких самых мощных сверхновых. Слово квазар происходит от аббревиатуры QSO, которая является сокращением от «Квазизвездный объект», поскольку их яркое сияние делает их похожими на звезды. Мощная светимость исходит от интенсивного света и энергии, генерируемой трением между обломками аккреционного диска сверхмассивных черных дыр, когда он вращается вокруг, в конечном итоге падая в черную дыру. Как правило, эти цитадели свечения по крайней мере в сто раз ярче, чем их галактики-хозяева. Возникает вопрос: почему мы не можем видеть квазары, как мы видим звезды на ночном небе?
Эта кажущаяся невидимость объясняется тем, что квазары являются не только самыми яркими объектами во вселенной, но и одними из самых отдаленных. Ближайшие находятся на расстоянии, по меньшей мере, нескольких миллиардов световых лет от Земли, поэтому, независимо от того, насколько ярко они сияют, их можно наблюдать только через телескопы в виде слабого свечения в небе.
Кроме того, мусор и газ, окружающии квазар, также создают своего рода «плащ» перед ним, который блокирует прохождение значительной части света через него. Это подводит нас к нашей основной теме — «скрытые» черные дыры.
Что такое «скрытые» черные дыры?
Сверхмассивные черные дыры в зачаточном состоянии, когда они все еще пожирают плотную газовую завесу, находящуюся поблизости, образуют вихри мусора и создают огромные аккреционные диски, ведущие к образованию квазаров, называются «скрытыми» черными дырами. В конце концов, эти черные дыры поглотят всю газообразную завесу, скрывающую их, и квазары сгорят через все топливо, которое их питает; черные дыры превратятся в стереотипное представление, которое у нас на уме.
В последнее время в новостях появились скрытые черные дыры после того, как рентгеновский телескоп НАСА Чандра обнаружил, возможно, самую старую черную дыру из когда-либо наблюдаемых. В миллиардах световых лет отсюда, скрытая за непроницаемой завесой газа, Чандра обнаружила черную дыру, которая всего на 6% моложе возраста Вселенной. Это примерно 13 миллиардов лет назад!
Очень редко можно наблюдать квазар в скрытой фазе, поскольку современные научные инструменты находят его почти невозможным для обнаружения. Чандра нашел этот квазар, названный PSO167 — 13, почти случайно. Они даже не искали скрытые черные дыры миллиарды лет. Открытие PSO167 было чистой случайностью.
Открытие возглавил Фабио Вито, сотрудник Католического университета понтифика в Сантьяго, Чили. PS0167-13 был одним из девяти квазаров, за которыми наблюдала команда, предполагая, что все они не были замаскированы. Они наблюдали PS0167-13 около 16 часов. В конце концов они обнаружили, что всего три фотона высокоэнергетических рентгеновских лучей вернулись из этой черной дыры. Благодаря этому наблюдению группа ученых пришла к выводу, что это была скрытая черная дыра, поскольку газовый плащ поглощал все низкоэнергетические рентгеновские лучи и только пропускал лучи с высокой энергией.
Черная дыра на столь ранней стадии своего развития — невероятная находка. Ещё более пристальное наблюдение за ней на протяжении многих лет даст учёным значительное представление о первых днях существования Вселенной, и наверняка будет интересно увидеть то, что они узнают!