Найдены сходства в эволюции чёрных дыр и звёзд

Эти объекты являются вечной космической загадкой и доказательством Теории относительности Эйнштейна во плоти: масса чёрных дыр столь велика, что они искривляют не только пространство, но и время, и не позволяют ничему покинуть свои пределы.

Но чёрные дыры - это всего лишь погибшие звёзды, которые, как и всё во Вселенной, пережили определённого рода эволюционные изменения. Своих размеров и массы они достигли за несколько периодов активного формирования, когда притягивали к себе различные объекты. Этот процесс называется аккрецией на чёрную дыру. Во время этих периодов они должны были представлять собой активные ядра галактик и испускать мощное рентгеновское излучение.

Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) обнаружили тесную связь между накопленными массами чёрных дыр и звёзд, обращающихся вокруг центра Галактики.

Также они заметили, что пик активности наращивания массы чёрной дырой и формирования звёзд пришёлся примерно на одну и ту же эпоху (три миллиарда лет назад). К сегодняшнему дню этот процесс несколько замедлился.

Эти наблюдения указывают на параллельный эволюционный путь формирования чёрных дыр и звёзд. Физические механизмы, управляющие этими процессами, до сих пор изучены мало, поэтому многие учёные поставили гипотезу под сомнение и заявили, что никакой взаимосвязи нет. Более того, связь может быть обратно пропорциональной.

И всё же у этих объектов есть нечто общее. Для аккреции на чёрную дыру, как и для формирования звезды, требуется межзвёздной газ, который может стать ключом к разгадке. Астрономы Кристин Джонс (Christine Jones), Билл Форман (Bill Forman) и Энди Голдинг (Andy Golding) из Гарварда сформулировали интересную модель в поисках сходства между судьбами чёрных дыр и звёзд.

Они поняли, что формирование звёзд проходит за сотни миллионов лет относительно равномерно, тогда как активность аккреции на чёрную дыру постоянно меняется в течение миллионов лет. Поэтому, как пишут исследователи в пресс-релизе, единственный способ получить данные, которые вообще можно сравнивать, это усреднить показатели за очень длительный период.

В рамках своей работы астрофизики изучили 121 активную галактику, данные о которых были собраны космическим рентгеновским телескопом Chandra, космическими обсерваториями Spitzer и Herschel.

С помощью снимков «Чандры» учёные установили средний показатель активности аккреции, а благодаря снимкам «Гершеля», проанализировав температуру межзвёздной пыли, измерили активность формирования звёзд.

С таким подходом астрофизики нашли почти линейную зависимость между двумя с виду несвязанными явлениями. В широком диапазоне светимостей связь между средней активностью аккреции чёрной дыры и формированием звёзд оказалась весьма ощутимой.

О своём исследовании гарвардские учёные отчитались в статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal.