Астрофизик рассчитал предельную прожорливость черных дыр

Английский астрофизик Эндрю Кинг (Andrew King) из университета Лестера рассчитал предел роста сверхмассивных черных дыр. Об этом сообщается на сайте университета Лейстера, работа принята к публикации в Monthly Notices Letters of the Royal Astronomical Society.
Ученый показал, что существует физический предел роста, преодолеть который сверхмассивные черные дыры не в состоянии. Кинг обратил внимание на то, что масса черной дыры влияет на диск аккреции (ее основной источник «пищи»):  стабильность и радиус этого диска зависят от расстояния между горизонтом событий и его внутренним краем. Астрофизик рассчитал, что на большом расстоянии от сингулярности материя диска аккреции будет охлаждаться, она будет сбиваться в комки и превращаться в звезды, чье рождение и притяжение разобьет диск на части и тем самым остановит рост черной дыры.

По оценке Кинга, максимальный предел массы, при которой аккреционный диск будет существовать, составляет 50 миллиардов масс Солнца. Это объясняет, почему за последние годы было найдено много сверхмассивных черных дыр с массой 20–30 миллиардов масс Солнца, но при этом не найдено ни одной, перешагнувшей эту отметку. Кинг сообщает, что расчеты Эддингтоновской светимости (максимальной светимости небесного тела, определяющейся условием равновесия гравитационных сил и давления излучения объекта) для максимальной массы черной дыры совпадают с наибольшим болометрическим (полным, то есть учитывающем поправки, вводимые в результате поглощения света атмосферой) излучением наблюдаемых дисков аккреции. Что в свою очередь также подтверждает теорию Кинга.

Аккреция — это процесс увеличения массы небесного тела за счет гравитационного притяжения материи (обычно газа) из окружающего пространства. Аккреция вещества с большим моментом количества движения приводит к образованию аккреционного диска. Дисковая аккреция на сверхмассивные (10⁵—10¹⁰ масс Солнца) черные дыры является одним из наиболее распространенных объяснений активности ядер галактик и квазаров. При этом аккреционное вещество разогрето до очень высоких температур и благодаря этому генерирует ультрафиолетовое излучение, характерное для черных дыр.

По словам Кинга, существование черных дыр с массой, превышающей 50 миллиардов масс Солнца, также возможно — но образовываться они должны другим способом. Например, при слиянии черной дыры максимальной массы с более мелкой черной дырой. Однако вспышки света подобное слияние не породит и зафиксировать его будет можно единственно благодаря гравитационному линзированию.

Александра Стуккей