Введение

Научные открытия о чёрных дырах продолжают удивлять и поражать воображение. Одним из самых интригующих аспектов этих загадочных объектов является их способность существовать даже при незначительной массе. Исследования показывают, что чёрная дыра, масса которой составляет всего 40 тонн, может образоваться внутри звезды благодаря тёмной материи. Давайте разберёмся, как это возможно.

Предсказания Стивена Хокинга

В 1974 году Стивен Хокинг сделал революционное открытие: чёрные дыры не являются абсолютно черными. Они могут терять энергию через квантовый процесс, известный как излучение Хокинга. Чем легче чёрная дыра, тем быстрее она испаряется. Это открытие изменило наше понимание природы чёрных дыр и их эволюции.

Примordialные чёрные дыры

Примордиальные чёрные дыры, образовавшиеся в ранней Вселенной, имеют временные рамки испарения, сопоставимые с возрастом Вселенной. Легкие примордиальные чёрные дыры не могут дожить до наших дней. Однако чёрные дыры, о которых идет речь в новом исследовании, могут образовываться гораздо позже, внутри компактных звёзд, таких как нейтронные звёзды и белые карлики.

Как формируются чёрные дыры внутри звёзд?

Нейронные звёзды и белые карлики способны захватывать гипотетические частицы тёмной материи. Эти частицы, не подверженные эффективной аннигиляции, накапливаются в сердцевине звезды, становятся самогравитирующими и в конечном итоге коллапсируют, формируя крошечную эндопаразитарную чёрную дыру.

Судьба чёрной дыры

Судьба вновь образованной чёрной дыры определяется не только испарением Хокинга. Окружённая плотным звездным веществом, она может накапливать массу, поглощая обычное вещество и тёмную материю. При благоприятных условиях, расчёты показывают, что чёрная дыра с начальной массой всего 40 тонн может преодолеть испарение Хокинга и продолжить расти.

Соперничество роста и испарения

Новая эндопаразитарная чёрная дыра не обязательно поглощает свою звезду. Её судьбу определяет конкуренция между аккрецией звёздного вещества и потерей массы через испарение Хокинга. При этом существует квантовая сложность: для очень маленькой чёрной дыры обычное описание аккреции может перестать работать. Однако по мере роста чёрной дыры акрецийный режим становится привычным.

Какова минимальная масса растущей чёрной дыры?

Конкуренция определяет критическую массу чёрной дыры. Если масса ниже этого критического значения, испарение Хокинга побеждает, и дальнейший рост невозможен. Если же масса превышает критическое значение, то поступление вещества может преодолеть испарение, и чёрная дыра продолжит накапливать массу.

Роль тёмной материи

Если не учитывать вклад тёмной материи и рассматривать только аккрецию звёздного вещества и испарение, то критическая масса может составлять около 10¹⁰ кг. Однако при учёте тёмной материи критическая масса значительно снижается. Например, для белого карлика в галактическом диске она составляет около 10,000 тонн, а в более богатой тёмной материи области галактического ядра может снизиться до 40 тонн.

Заключение

Хотя чёрные дыры с массой 40 тонн еще не были наблюдаемы, исследования показывают, что при определённых условиях они могут существовать и даже расти. Чёрные дыры, образующиеся внутри компактных звёзд, демонстрируют, как сложные взаимодействия между обычной и тёмной материей могут привести к формированию этих удивительных космических объектов. Будущее исследований в области чёрных дыр и тёмной материи обещает удивительные открытия, которые могут изменить наше понимание Вселенной.