Какво е свръхмасивната черна дупка, за която се предполага, че стои в центъра на Млечния път?

Свръхмасивната черна дупка е най-големият вид черна дупка, тежаща между стотици хиляди до милиони слънчеви маси. Предполага се, че повечето, а най-вероятно всички галактики имат свръхмасивна черна дупка в центъра си.

В случая с Млечния път се предполага, че свръхмасивната черна дупка отговаря на разположението на Стрелец А*.

Доналд Линден-Бел и Мартин Рийс изказват хипотеза през 1971 г., че в центъра на Млечния път има свръхмасивна черна дупка. Стрелец А* е открита и именувана съответно на 13 и 15 февруари 1974 г. от астрономите Брус Балик и Робърт Браун, използвайки интерферометър. Те откриват източник на радиовълни, излъчващ синхротронно лъчение, което е плътно и неподвижно, поради гравитация. Това е първата индикация, че свръхмасивна черна дупка съществува в центъра на Млечния път.

Произходът на свръхмасивните черни дупки все още е отворено поле за изследване. Астрофизиците вярват, че веднъж щом черна дупка се озове в центъра на галактика, тя може да нарасне чрез акреция на материя или сливайки се с други черни дупки.

Съществуват, все пак, няколко хипотези относно механизмите на образуване и първоначалните маси на прогениторите на свръхмасивните черни дупки. Най-очевидната хипотеза е, че зародишите са черни дупки с маса от десетки или стотици слънчеви маси, които са останали след взривовете на масивни звезди и растат чрез акреция на материя.

Според друг модел, голям газов облак в периода преди образуването на първите звезди колапсира в „квазизвезда“, след което в черна дупка с начална маса около 20 M, а след това бързо натрупва материя, за да се превърне относително бързо в черна дупка със средна маса и, може би, в свръхмасивна черна дупка, ако акрецията не намали при по-големи маси. Първоначалната квазизвезда би станала нестабилна към радиални смущения, поради произвеждането на двойки електрон-позитрон в ядрото ѝ и би могла да колапсира директно в черна дупка без взрив на супернова, който би изхвърлил по-голямата част от масата ѝ и така предотвратявайки я да остави черна дупка.

Сигурна смърт очаква човек, попаднал в черна дупка

Друг модел включва плътен звезден куп, претърпяващ колапс на ядрото, докато отрицателния топлинен капацитет на системата води скоростната дисперсия в ядрото до релативистични скорости. Първичните черни дупки е възможно да са били създадени директно от външно налягане в първите моменти след Големия взрив. Образуването на черни дупки от умирането на първите звезди е широко изучавано и подкрепяно от наблюдения.

Трудността при образуването на свръхмасивна черна дупка се крие в нуждата от достатъчно материя, която да бъде концентрирана в достатъчно малък обем. Тази материя трябва да има много малък ъглов импулс, за да може това да се случи. Обикновено, процесът на акреция включва преместването на голям първоначален ъглов импулс към външността и това излиза, че е ограничаващият фактор при растежа на черните дупки. Това е важен компонент в теорията на акреционните дискове. Акрецията на газ е най-ефективният и най-очевидният начин, по който растат черните дупки. По-голямата част от масовия растеж на свръхмасивните черни дупки се счита, че се случва по време на епизоди от бърза газова акреция, които са наблюдаеми като активни ядра на галактики или квазари.

Наблюденията разкриват, че квазарите са били много по-често срещани, когато Вселената е била по-млада, което сочи, че свръхмасивните черни дупки са се образували и са растели отрано. Голям ограничителен фактор за теориите за образуване на свръхмасивна черна дупка е наблюдението на далечни сияйни квазари, които показват, че свръхмасивни черни дупки с маса от милиарди слънчеви маси са се образували още от времето, когато Вселената е била по-млада от 1 милиард години. Това предполага, че свръхмасивни черни дупки са се появили много рано във Вселената, в центъра на първите масивни галактики.

Хипотеза: черните дупки са портали към други вселени – как това променя теорията за Големия взрив?

Съществува, обаче, горна граница за това колко големи могат да пораснат свръхмасивните черни дупки. Така наречените ултрамасивни черни дупки, които са поне десет пъти по-големи от свръхмасивните черни дупки, изглежда, че имат теоретичен горен лимит от 50 милиарда слънчеви маси, тъй като всичко над това би забавило растежа и би причинило нестабилния акреционен диск, заобикалящ черната дупка, да се обедини в звезди.

Последвайте канала на