Сверхмассивные чёрные дыры

Где находятся сверхмассивные чёрные дыры, и чем отличаются они от более мелких собратьев?

Сейчас достоверно известно, что эти гравитационные монстры предпочитают прятаться в ядрах галактик и в центральных зонах глобулярных скоплений, где они обильно пожирают захваченную материю. Благодаря такому расположению их масса стремительно увеличивается не только за счёт поглощения рассеянного газа, но и вследствие захвата одиночных звёзд. Средний вес сверхмассивной чёрной дыры колеблется в довольно широких пределах: нижняя планка начинается от 105 Солнечных масс, а заканчивается в районе где-то в 1010. В настоящее время пока ещё довольно трудно идентифицировать такие объекты. Обычно астрономы применяют для этого метод гравитационного линзирования основанного на искривлении лучей проходящих возле источников большого тяготения.
Используя подобную технологию можно уверенно распознать массивную чёрную дыру на очень большом удалении. К примеру таким способом была вычислена масса чёрной дыры входящей в состав ядра галактики М 87, удалённой от нас на расстояние в 60 миллионов световых лет. На снимках высокого разрешения сделанных космическим телескопом имени Хаббла хорошо заметен гигантский выброс струи раскалённого вещества исторгаемый из этого ядра. Среди остальных сородичей её вес оказался рекордным и по оценкам учёных составил примерно шесть с половиной миллиарда солнечных масс! По сравнению с этим колоссом ядро Нашей Галактики выглядит невзрачным карликом, так как меньше почти в тысячу раз.
Однако, если посмотреть на это с другой стороны, то тут есть определённые плюсы: дело в том, что сверхвысокая масса ядра практически всегда означает его чрезвычайную активность. Для тамошних обитателей такая громадная энергичность зачастую оборачивается боком. Потоки гамма-излучения большой интенсивности эффективно стерилизуют окружающее пространство на многие килопарсеки. На фотографиях центральной части галактики М33 полученных с помощью телескопа Кек-2 работающего на основе адаптивной оптики хорошо заметно, как из ядра вылетает струя материи выброшенная из одного из полюсов сверхмассивной чёрной дыры. Проведённый анализ показал, что протяжённость колоссального выброса составляет громадную дистанцию в 170 тысяч световых лет! Остаётся только догадываться, что случится с планетами, доведись им оказаться на пути такого смертоносного луча.
В чем отличие чёрной дыры звёздной массы от гораздо более крупного сверхмассивного сородича? Прежде всего, это низкая плотность для последнего. Кажущийся парадокс легко объясняется закономерными свойствами соотношений масс к занимаемому объёму. Математическое уравнение показывает, что радиус Шварцшильда прямо пропорционален накопленной массе, тогда как плотность обратно пропорциональна соответствующему объёму. Из этого следует, что с увеличением размеров чёрной дыры её объём раздувается гораздо быстрее, чем происходит нарастание массы. Отсюда следует важнейший вывод: чем больше радиус чёрной дыры, тем меньше её средняя плотность. В это трудно поверить, но для особо крупных объектов она может быть меньше плотности комнатного воздуха! При этом нужно особо подчеркнуть, что речь в данном случае идёт о занимаемом объёме по линии горизонта событий. Сама сингулярность имеет точечный объём, и её фактическая плотность стремится к бесконечности.

Если мы отправим гипотетического путешественника в обычную чёрную дыру, то возле горизонта событий его неминуемо порвёт на мелкие клочки. Причём, разрыв испытают не только части тела, но даже молекулы и атомы, входящие в его состав! Для маломассивных дыр приливные силы настолько велики, что тело расползётся на составные элементарные частицы ещё до того, как человек пересечёт воображаемую сферу Шварцшильда. Совершенно иная ситуация сложится для случая с массивной чёрной дырой. В виду того, что данные объекты имеют чрезвычайно низкую плотность, то воздействие приливных сил не окажет на падающего человека сколь-нибудь заметного влияния. Отважный экспериментатор будет лететь целый и невредимый до тех пор, пока не приблизится вплотную к голой сингулярности. Что с ним случится дальше? Существуют предположения, сделанные в разные годы такими известными теоретиками, как Стивен Хокинг и Кип Торн, что сингулярность есть ничто иное, как вход в другую вселенную. Таким образом, чёрные дыры служат своеобразным тоннелем, соединяющим наш обыденный мир с другими пространствами.
Помимо всего прочего срок жизни таких небесных тел достигает внушительной величины. Как известно все подобные объекты, большие и малые, вследствие квантовых эффектов постоянно теряют накопленную массу. Возле самой границы горизонта событий идёт постоянное зарождение из физического вакуума виртуальных частиц. При этом часть из них избегают притяжения и уносятся прочь, что приводит к уменьшению массы. С течением времени они все постепенно испаряются. Небольшие дыры имеют срок существования приблизительно 1044 лет, тогда как сверхмассивные чудовища будут испарятся 1090 лет! Сейчас считается, что загадочные квазары расположенные в центрах активных галактик являются ничем иным, как проявлением природы этих необычных тел.

 

(С)