Ранняя Вселенная была заполнена черными мини-дырами

Группа британских исследователей из Кембриджа считает, что ранняя Вселенная могла представлять собой пространство, заполненное одними лишь крошечными первородными черными дырами, которые затем в основном испарились или слились в супермонстров


Доктор Мартин Хэнелт (Martin Haehnelt), преподаватель из Астрономического института (Institute of Astronomy) Кембриджского университета, работающий под руководством знаменитого британского ученого Мартина Риса (Martin Rees), носящего звание Королевского астронома, представляет новые свидетельства в пользу этой спорной пока теории на конференции по физике, проходящей в Физическом институте (Institute of Physics, информация на русском языке) в городе Уорик.


Существование черных дыр следует из эйнштейновской Общей теории относительности, которая посвящена главным образом описанию гравитационных взаимодействий. Любой объект, оказавшийся достаточно близко к черной дыре, будет неизбежно притянут к ее центру без малейшего шанса избежать своей участи, при этом испытываемые им гравитационные силы столь велики, что он будет разорван в клочья, “не доходя до кассы”.

Большинство современных космологов считает, что сверхмассивные черные дыры росли в составе больших галактик, постепенно, за миллионы и миллиарды лет, накапливая свою немалую массу, однако Хэнелт с этим совершенно не согласен. Он утверждает, что гораздо больше свидетельств можно найти в пользу иной версии, согласно которой маленькие черные дыры вырастали совершенно независимо от звезд и начали сливаться между собой еще в самые ранние эпохи, порождая в результате этих процессов тех гигантских супермонстров, которые дожили до наших времен.

Хэнелт указывает на результаты сравнительно недавних исследований космического микроволнового фона. Это реликтовое излучение, которое последнее время все чаще поэтично именуют “эхом Большого взрыва”, все еще сохраняет отпечаток событий, произошедших тогда, когда нашему миру было всего лишь 400 тысяч лет отроду. В тот момент Вселенная охладилась до критической температуры, впервые позволившей излучению (реликтовым фотонам) свободно пересекать космическое пространство, как если бы рассеялся некий космический туман. Однако новые данные указывают на то, что 10-15 процентов этой радиации все же были с тех пор рассеяны. Это говорит о последующем повторном нагреве Вселенной, который никто не ожидал зафиксировать.

Хэнелт объясняет это явление наступлением новой эры, во время которой маленькие черные дыры стали повсеместным явлением. “Процесс аккреции (поглощения) вещества черной дырой приводит к разогреву этой материи, – поясняет он, – и это выделяющееся тепло может считаться свидетельством обилия маленьких черных дыр в ту эпоху”.

Если многочисленные сверхмассивные черные дыры, обитающие в центрах практически всех крупных галактик (не избежала этой участи и наша галактика Млечный путь, однако наша “родная” сверхмассивная черная дыра – это не “настоящий” монстр, а так, “мелкий монстрик”, в тысячи раз легче “настоящих”), были сформированы когда-то за счет слияния маленьких черных дыр, то должны были бы остаться своеобразные “подписи” тех давних процессов. Подобное слияние двух черных дыр начинается с того, что коллапсары переходят на орбиты вокруг друг друга, а затем сближаются по спирали, пока не “столкнутся”. Согласно теории Ньютона два массивных объекта так бы и вращались один возле другого, однако поправки, вносимые теорией Эйнштейна, приводят к тому, что эллипс оборачивается спиралью (закон Ньютона дает, например, эллипсы Кеплера при движении планет вокруг Солнца, что является решением задачи гравитационного взаимодействия двух тел с точки зрения классической физики). В теории гравитации Эйнштейна движение планет по их орбитам порождает гравитационные волны, которые уносят часть энергии, при этом устойчивые эллиптические орбиты Кеплера превращаются в медленно распадающиеся спиралеобразные (это важное предсказание Общей теории относительности не создает больших проблем, если движения рассматриваемых небесных тел можно не считать релятивистскими).

В момент конечного катастрофического взрыва, сопровождающегося всплеском излучения энергии гравитационных волн, наличие любой асимметрии может привести к очень мощному “пинку” (“кику”, от английского “kick”), как бы удару прямо из пустоты по получившейся в результате черной дыре, что вышвырнет ее далеко в космос (таковы последствия гравитационной радиационной отдачи). “Пинок” случается в том случае, если гравитационные волны, испускаемые в момент заключительного “погружения”, анизотропны, не симметричны – тогда они создают мощную отдачу. Эффект максимален, если одна черная дыра из парочки заметно крупнее другой.

“Если такое случается, – говорит Хэнелт, – то мы могли бы найти какую-нибудь редкостную галактику, лишенную центральной сверхмассивной черной дыры”. Вероятно, потребуется еще и изучить при этом “сопутствующие обстоятельства”, ведь слияние центральных черных дыр может происходить и в случае слияния двух крупных галактик…

Нужно отметить, что в настоящее время отсутствуют какие-либо ясные наблюдательные свидетельства наличия таких “пинков” среди черных дыр. К тому же гравитационные волны – это явление, которое до сих пор никому еще не удавалось зарегистрировать в экспериментах. Ныне считается более вероятным, что сверхмассивные черные дыры издавна наращивали свою массу не за счет слияний друг с другом и не за счет слияний всякой “мелочи” в ранних галактиках, когда любая “оплошность” могла навсегда выбить получившуюся черную дыру из ее “логова” в дальний космос, а путем постепенной аккреции на коллапсар окружающего межзвездного газа…

16.04.2005, 14:39

grani.ru


Темы: ,
Написать комментарий