Ультрамощные рентгеновские источники

| Категория реферата: Рефераты по науке и технике
| Теги реферата: конспект урока изложения, диплом на тему
| Добавил(а) на сайт: Гала.

Напомним, что обычно обсуждают три типа черных дыр. Это черные дыры звездных масс (примерно 10 масс Солнца). Они образуются из массивных звезд, когда в тех заканчивается термоядерное горючее. Затем хорошо известны сверхмассивные черные дыры в центрах галактик (массы от миллиона до миллиардов солнечных). И, наконец, первичные черные дыры, массы которых невелики (порядка массы крупного астероида). Видно, что интервал 100-1000 масс солнца остается незаполненным.

Что можно придумать? Во-первых, долгое время обсуждалась возможность образования черных дыр промежуточных масс в центрах шаровых скоплений. Однако здесь есть свои проблемы, а кроме того такими объектами не объяснить появление источников в областях звездообразования. Что еще? Еще черные дыры с массами порядка 100-200 масс солнца должны образовываться из самых первых звезд. Эти звезды рождались в облаках газа (по одной на облако), которые сами находились в небольших гало темной материи с массой порядка миллиона масс Солнца. Затем эти гало сливались, постепенно формируя галактики (т.н. сценарий иерархического скучивания). Т.о. черные дыры попадали в обычные галактики. Считается, что именно из них начали расти центральные сверхмассивные дыры. Здесь хочется обсудить один любопытный сценарий.

Гравитационная ракета

Более 20 лет назад Фитчетт (M.J. Fitchett) указал, что при слиянии двух черных дыр центр масс системы будет приобретать импульс. Скорость при этом может быть довольно большой. Новые расчеты показали, что 100-200 км/с является вполне типичным значением, а максимальное может доходить до 500 км/с. Почему это важно для нашего обсуждения? А вот почему. Если в результате слияния гало две черные дыры также слились, то получившаяся в результате черная дыра приобрела значительную скорость. Она могла вылететь из образовавшейся протогалактики, а могла начать "болтаться" в гало. Т.о. значительная часть таких первых черных дыр (не путать с первичными!) могла не войти в наблюдаемые сейчас сверхмассивные черные дыры, а остаться в галактике или вылететь в межгалактическое пространство. Масса таких "черных бродяг" должна быть порядка 100-400 масс солнца.

Можно оценить число первых черных дыр. Оно оказывается более 1013. Это много. Если считать, что все они остались "болтаться" в галактиках, то мы получаем около 1000 на галактику. Конечно, значительная часть из них все-таки покинет галактики или пойдет на формирование сверхмассивных черных дыр. Но даже если останется всего лишь несколько процентов, то этого количества будет достаточно для объяснения статистики наиболее мощных УМИ (0.01 на галактику при активном времени жизни источника в 10 миллионов лет). Проблема только в том, как сделать так, чтобы хотя бы каждая десятая черная дыра могла захватить обычную звезду (хотя бы раз за 10 миллиардов лет).

Захватить одиночную звезду почти невозможно. Для черной дыры наиболее верный способ захватить звезду таков. Надо пролететь достаточно близко от двойной системы (на расстоянии в несколько радиусов орбиты или меньше). Тогда система может разрушиться, и одна из компонент будет захвачена черной дырой. Если черная дыра все время двигается вблизи плоскости диска галактики, то вероятность оказывается не мала. Вопрос только в том, можно ли поместить необходимое число черных дыр на такие орбиты. Ответа пока нет. В эллиптических галактиках для высокой вероятности захвата нужно, чтобы черная дыра колебалась вблизи галактического центра. Опять же достигнуть этого непросто. А вот в шаровых скоплениях такой способ захвата дает достаточно высокую вероятность, но неясно почему черные дыры могут оказаться в шаровом скоплении.

Что в итоге?

В итоге вопросов больше чем ответов. Как это часто бывает в астрономии, несмотря на обилие наблюдательных данных окончательного понимания нет. По всей видимости, все три гипотезы могут реализовываться в природе. Фоновые источники обязательно есть, это особенно важно для эллиптических галактик. В спиральных галактиках значительная часть УМИ может быть обычными микроквазарами с джетами, направленными на нас. Некоторые источники в эллиптических галактиках, а также в спиральных вне областей звездообразования, вполне могут быть связаны с черными дырами промежуточных масс.