Когда люди думают о черных дырах, они представляют нечто драматическое: звезда, взрывающаяся в космосе, коллапсирующая в себя и превращающаяся в космического монстра, пожирающего все вокруг. Но что если черные дыры не всегда начинаются с взрыва? Что если они зарождаются — тихо растут внутри звезд, которые снаружи все еще выглядят живыми, и никто этого не замечает?Недавнее астрофизическое исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, предполагает, что это может действительно происходить — и история оказывается куда более странной и увлекательной, чем мы могли себе представить. Об исследовании рассказывает на Рhys.org один из его авторов: Чандрачур Чакраборти, доцент кафедры физики Центра естественных наук Манипала (Индия).
Гравитационные волны указывают на существование черных дыр с массой, близкой к солнечной или даже меньше. Они гораздо легче, чем те, что обычно формируются при звездных взрывах. Это вызывает вопросы. По Стандартной модели, такие маломассивные звезды вообще не должны коллапсировать в черные дыры. Так откуда же берутся эти черные дыры с низкой массой?Одна из интригующих теорий предполагает, что эти объекты могут возникать из темной материи, которую мы все еще едва понимаем. Это невидимое вещество пронизывает космос, формируя галактики своей гравитацией, но ускользает от прямого обнаружения.
Авторы исследования пришли к выводу, что темная материя может медленно накапливаться внутри звезд. За длительное время это накопление может вызвать тихий коллапс, приводя к формированию крошечной черной дыры в центре звезды, внешне остающейся нормальной.
Что происходит дальше, зависит от звезды. Как только внутри звезды образуется черная дыра, она начинает расти, поглощая окружающее вещество.Белые карлики — плотные, компактные остатки звезд, подобных Солнцу. Они по размеру примерно равны Земле, но по массе обычно меньше или слегка превышают массу Солнца, сопротивляясь дальнейшему коллапсу благодаря тонкому балансу квантового давления. Однако, если в центре белого карлика образуется черная дыра, начинается скрытая борьба. Решающую роль играет скорость вращения белого карлика.Нейтронные звезды еще плотнее белых карликов — настолько плотные, что чайная ложка их материи весила бы миллиард тонн. Масса нейтронной звезды обычно превышает массу Солнца, а радиус составляет около десяти километров. Если крошечная черная дыра формируется даже внутри быстро вращающейся нейтронной звезды, то будет быстро раси, выедая нейтронную звезду изнутри. Так в один день нейтронная звезда может превратиться в черную дыру. Вывернуться наружу, оставляющая после себя лишь тишину.Эти черные дыры могут скрываться внутри звезд, медленно расти и быть невидимыми, пока не оставят тонкие следы: странные гравитационные характеристики, необычное поведение охлаждения или нарушения в двойной орбите.Некоторые из этих черных дыр могут оставаться погребенными в своих хозяйках на протяжении миллиардов лет. Считается, что галактическая выпуклость (балдж) — структура в форме футбольного мяча в центре галактики— богата частицами темной материи. Обнаружение черных дыр с массой меньше солнечной в этом регионе может означать, что они произошли от превращения белых карликов.Эта идея не только переосмысливает смерть звезд, но и открывает новые способы изучения темной материи.