Ликбез RnD.CNews: действительно ли черные дыры засасывают материю?

Несмотря на то, что основной «рацион» черной дыры состоит из газа и пыли, она способна поглотить все, что окажется слишком близко. Это означает, что спутники, планеты и даже звезды присутствуют в космическом меню черной дыры. Но значит ли это, что черные дыры буквально всасывают все вокруг себя, словно космические пылесосы, как принято думать?

Нет, это не так. Чтобы питаться и расти, черным дырам на самом деле нужно немного удачи и большой яркий диск материи вокруг них.

Черная дыра совсем крошечная, если рассматривать ее в масштабе окружающей галактики, совсем крошечная. Черные дыры способны дрейфовать сквозь галактики, и лишь немногие «счастливчики» в конечном итоге оказываются в плотной среде, богатой газом и пылью, где они могут начать набирать массу. Шансы маленькой черной дыры оказаться в такой среде не очень велики — большинство черных дыр оказывается в областях космоса, где мало или совсем нет газа, которыми можно питаться.

Таким образом, вместо того, чтобы неумолимо притягивать к себе материю с больших расстояний, черные дыры изначально должны оказаться в области с большим количеством «еды». Но даже в этом случае черной дыре нужен внешний механизм доставки материи.

Как питаются черные дыры?

Окруженные газом и пылью, черные дыры не сразу начинают притягивать и поглощать все вокруг. Вместо этого эта материя образует сплющенную, быстро движущуюся структуру вокруг черной дыры — аккреционный диск.

Черные дыры растут, когда быстро вращающийся материал диска постепенно перемещается от внешнего его края к внутреннему, ближайшему к черной дыре. Оттуда он постепенно смещается на горизонт событий черной дыры — точку, за которой абсолютно ничего, даже свет, не может избежать мощнейшего гравитационного воздействия дыры.

Материя внутри аккреционного диска сильно нагревается мощными приливными силами, в результате чего многие аккреционные диски ярко светятся. Поэтому обнаружение аккреционных дисков — это наиболее простой способ определить черные дыры.

Черные дыры также могут поглощать звезды, но только самые массивные дыры способны поглотить звезду целиком. Чаще всего, когда черная дыра питается звездой, она сначала растягивает и сдавливает ее приливными силами в процессе, называемом спагеттификацией или событием приливного разрушения (TDE).

По сути, TDE — это то, что происходит, когда звезда приближается слишком близко к сверхмассивной черной дыре и разрывается на части приливными силами, окружающими эту черную дыру. Процесс на самом деле происходит очень быстро — он занимает максимум несколько часов.

Традиционные модели TDE предполагают, что половина спагеттизированного звездного материала выбрасывается наружу, прочь от черной дыры. Другая половина образует аккреционный диск (или присоединяется к уже существующему) с черной дырой по центру. Звездный материал далее разрушается в условиях аккреционного диска и также постепенно попадает на горизонт событий.

Черные дыры — космические вампиры?

Однако черные дыры не всегда уничтожают звезды, которыми они питаются. Если черная дыра находится в двойной системе со звездой, ее гравитация может вытягивать звездный материал из внешних слоев звезды, оставляя «жертву» живой и постепенно ей питаясь. Этот процесс ускоряет гибель звезды, которая сама по себе может оставить после себя вторую черную дыру в системе.

Примером такой системы является Лебедь X-1, в которой голубая звезда-сверхгигант с массой примерно в 25 раз больше солнечной вращается вокруг компактного объекта с массой в 8–10 раз больше солнечной.