Вчені змоделювали еволюцію Сонця із чорною діркою замість ядра

Автори нової роботи припустили, що деякі зірки сформувалися навколо первинних чорних дірок невеликої маси. Вони розрахували, як може виглядати життя таких зірок, і дійшли висновку, що у центрі Сонця може бути чорна діра.

Чорні дірки, які за масою можна порівняти з зірками, формуються при колапсі ядра масивної зірки після її смерті або при злитті таких зірок. Астрономи зустрічають подібні об’єкти в процесі спостережень, а ось чорні дірки масою з планету чи супутник їм не трапляються, що не дивно, адже ці об’єкти мають бути дуже маленькими. Проте, за словами деяких учених, невеликі чорні дірки могли сформуватися одразу після Великого вибуху.

Первинні чорні дірки — суворо гіпотетичні об’єкти. Передбачається, що вони могли утворитися безпосередньо при колапсі речовини в випадково надзвичайно щільних областях молодого Всесвіту, що утворилися. Причому, за розрахунками, їх могло бути чимало.

За минулі мільярди років маленькі чорні дірки масою до 10¹² кілограмів мали «випаруватися» випромінюванням Хокінга. А ось масивніші не повинні були сильно змінитися у своїй масі. Тому є припущення, що первинні чорні діри масою 10¹⁴-10²⁰ кілограмів (порівняно з масою астероїдів) можуть становити частину темної матерії. За такої маси вони мають бути розміром з атом водню.

Ідея, що деякі з таких первинних чорних дірок могли опинитися в центрі зірок, не є новою. Ще Стівен Хокінг у 1971 році розрахував, що Сонце могло поглинути подібний об’єкт масою до 10^{14< a i=4> кілограмів, і тоді частину його світності можна пояснити акрецією на поверхню первинної чорної дірки.}

Звичайно, у центрі нашої зірки з високою ймовірністю немає чорної дірки, але Ерл Беллінгер з Інституту астрофізики Макса Планка (Німеччина) вирішив змоделювати теоретичну еволюцію такого тіла. За словами вченого, на цю ідею його навела пісня Black Hole Sun групи Soundgarden. Результати роботи опубліковані в журналі The Astrophysical Journal.

Беллінгер та його колеги розрахували, що чорна діра масою з Цереру або Плутон (близько 10²¹ кілограмів), яка потрапила до центру зірки, зможе значно наростити свою масу лише за кілька сотень мільйонів років. При цьому падаюча в дірку матерія сформує диск, який за рахунок тертя розігріється і почне світитися.

За словами співавтора статті Метта Каплана, фізика-теоретика з Університету штату Іллінойс (США), коли об’єкт досягне маси Землі (близько 10²⁴ кілограмів), зірка перетвориться на об’єкт, який отримує більшу частину своєї енергії від чорної дірки. Дослідники запропонували назвати такі тіла «зірками Хокінга».

За результатами їх моделювання вийшло, що чорна дірка у центрі незначно впливає перші етапи еволюції зірки. Тому і Сонце може бути «зіркою Хокінга» з первинною чорною діркою астроїдної маси в центрі.

Автори зробили висновок, що такий об’єкт може протриматися мільярди років у формі субсубгіганта або червоного страгглера. Вони також припустили, що відрізнити «зірки Хокінга» від звичайних зірок можна за вібраціями на поверхні.

Важливо сказати, що вчені розглянули лише приблизні сценарії еволюції таких зірок за різних мас первинних чорних дірок, причому використовуючи програми моделювання, в яких не передбачена фізика акреції мікроскопічних чорних дірок. І тому вони закликали авторів додати можливість таких теоретичних розрахунків.