Физика смерти звезд. Ученые выяснили, что происходит в первые минуты после рождения черных дыр

Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, показало, что некоторые черные дыры получают значительный толчок, когда их родительские звезды умирают в результате взрыва сверхновой и выбрасывают эти объекты с огромной скоростью в космос, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

И черные дыры, и нейтронные звезды рождаются в результате смерти массивных обычных звезд (с массой как минимум в 8 раз большей, чем у Солнца), когда те уже не могут поддерживать термоядерный синтез в своем ядре. Сильное давление приводит к сжатию ядра и создается протонейтронная звезда, но остальная часть вещества звезды улетает в космос в результате взрыва сверхновой. Но иногда после взрыва давление в ядре становится еще сильнее и протонейтронная звезда превращается в черную дыру.

Но что происходит дальше, ученые точно не знают. Некоторые моделирования на основе наблюдений за черными дырами и нейтронными звездами предполагают разные экзотические явления. Например, некоторые нейтронные звезды движутся в космосе со скоростью более 5,4 млн км/ч, что указывает на то, что их сильно выбросило во время взрыва сверхновой. Но другие нейтронные звезды движутся в 30 раз медленнее, а значит они родились в результате более спокойного процесса. С другой стороны, черные дыры почти всегда имеют низкую скорость выброса, хотя обстоятельства их рождения гораздо более жестокие.

Ученые смогли выяснить, что происходит на начальном этапе рождения черных дыр, проведя 20 компьютерных симуляций взрывов сверхновых. Они обнаружили тесную связь между свойствами родительской звезды до взрыва и образовавшейся нейтронной звезды или черной дыры. Когда родительская звезда не очень массивна и не очень компактна, сверхновая возникает очень внезапно и в почти идеальной сфере, что приводит к появлению медленно движущейся нейтронной звезды.

С другой стороны, очень массивным и компактным родительским звездам нужно больше времени, чтобы взорваться сверхновой, и когда происходят взрывы, то они не очень симметричны. В результате возникает движущаяся с большой скоростью нейтронная звезда. Ученые также обнаружили, что более крупные нейтронные звезды, выбрасывает сильнее в космос, а это значит, что большая часть массы родительской звезды попадает в нейтронную звезду.

Эти родительские звезды также заставляют нейтронные звезды вращаться, и ученые выяснили, что чем больше вещества падает на нейтронную звезду, тем сильнее ее вращение. Таким образом, если родительская звезда взорвалась асимметрично, то взрыв не только выталкивает нейтронную звезду, но и раскручивает ее. Это может объяснить происхождение магнетаров, которые являются быстро вращающимися нейтронными звездами с сильнейшим магнитным полем.

Также ученые показали, что существует два механизма появления черных дыр. В одном случае родительская звезда не взрывается полностью, но давление на ядро возрастает до такой степени, что образуется черная дыра. Эти черные дыры довольно большие. Их масса эквивалентна в среднем 10 массам Солнца. Но они не получают значительного толчка во время взрыва и большинство черных дыр рождаются именно так.

Но иногда, как говорят ученые, родительская звезда взрывается полностью, и большая часть ее массы улетает в космос. В результате образуется черная дыра с массой эквивалентной 3 массам Солнца. Пари этом данные черные дыры имеют невероятную скорость, которая превышает 3,6 млн км/час, как показало моделирование. Но такие черные дыры встречаются редко.

Изучая свойства нейтронных звезд и черных дыр, астрономы могут составить полную картину жизненного цикла обычных звезд.

Также Фокус писал о том, что согласно новому исследованию, загадочные яркие пятна, обнаруженные на поверхности морей Титана (спутник Сатурна), образуются в результате не такого уже и загадочного явления.