Žvaigždžių mirties fizika. Atskleista, kas nutinka per pirmąsias minutes po juodųjų skylių gimimo

Išankstinių spaudinių serveryje ArXiv paskelbtas tyrimas parodė, kad kai kurios juodosios skylės smarkiai sustiprėja, kai jų pagrindinės žvaigždės miršta per supernovos sprogimą, ir didžiuliu greičiu išsviedžia šiuos objektus į kosmosą, rašo „Space“.

Tiek juodosios skylės, tiek neutroninės žvaigždės gimsta mirus masyvioms paprastoms žvaigždėms (mažiausiai 8 kartus didesnės už Saulės masę), kai jos nebegali palaikyti sintezės savo šerdyje. Dėl stipraus slėgio šerdis susispaudžia ir susidaro protonų-neutronų žvaigždė, tačiau likusi žvaigždės medžiaga išskrenda į kosmosą dėl supernovos sprogimo. Tačiau kartais po sprogimo slėgis šerdyje dar labiau sustiprėja, o protoneutroninė žvaigždė virsta juodąja skyle.

Tačiau kas nutiks toliau, mokslininkai tiksliai nežino. Kai kurie modeliai, pagrįsti juodųjų skylių ir neutroninių žvaigždžių stebėjimais, rodo įvairius egzotiškus reiškinius.

Pavyzdžiui, kai kurios neutroninės žvaigždės erdvėje juda didesniu nei 5,4 milijono km/val. greičiu, o tai rodo, kad jos buvo stipriai išmestos supernovos sprogimo metu. Tačiau kitos neutroninės žvaigždės juda 30 kartų lėčiau, todėl jos gimė ramesniu procesu. Kita vertus, juodosios skylės beveik visada turi mažą išstūmimo greitį, nors jų gimimo aplinkybės yra daug žiauresnės.

Atlikę 20 kompiuterinių supernovų sprogimų modeliavimų, mokslininkai sugebėjo išsiaiškinti, kas vyksta pradiniame juodųjų skylių atsiradimo etape. Jie nustatė glaudų ryšį tarp pirminės žvaigždės savybių prieš sprogimą ir susidariusios neutroninės žvaigždės arba juodosios skylės. Kai pagrindinė žvaigždė nėra labai masyvi ir nėra labai kompaktiška, supernova atsiranda labai staiga ir beveik tobuloje sferoje, todėl susidaro lėtai judanti neutroninė žvaigždė.

Kita vertus, labai masyvioms ir kompaktiškoms žvaigždėms pereiti į supernovą užtrunka ilgiau, o kai tai vyksta, jos nėra labai simetriškos. Rezultatas yra neutroninė žvaigždė, kuri juda dideliu greičiu. Mokslininkai taip pat nustatė, kad didesnės neutroninės žvaigždės į kosmosą išmetamos stipriau, o tai reiškia, kad daugiau pirminės žvaigždės masės patenka į neutroninę žvaigždę.

Šios pagrindinės žvaigždės taip pat sukelia neutroninių žvaigždžių sukimąsi, ir mokslininkai nustatė, kad kuo daugiau medžiagos patenka ant neutroninės žvaigždės, tuo stipresnis jos sukimasis. Taigi, jei pagrindinė žvaigždė sprogo asimetriškai, sprogimas ne tik išstumia neutroninę žvaigždę, bet ir ją įsuka. Tai gali paaiškinti magnetarų, kurie yra greitai besisukančios neutroninės žvaigždės, turinčios stipriausią magnetinį lauką, kilmę.

Mokslininkai taip pat įrodė, kad yra du juodųjų skylių atsiradimo mechanizmai. Vienu atveju pagrindinė žvaigždė visiškai nesprogsta, tačiau slėgis šerdyje padidėja tiek, kad susidaro juodoji skylė. Šios juodosios skylės yra gana didelės. Jų masė prilygsta vidutiniškai 10 Saulės masių. Tačiau sprogimo metu jos negauna reikšmingo postūmio, ir taip gimsta dauguma juodųjų skylių.

Tačiau kartais, kaip teigia mokslininkai, pagrindinė žvaigždė visiškai sprogsta, o didžioji jos masės dalis išskrenda į kosmosą. Dėl to susidaro juodoji skylė, kurios masė prilygsta 3 Saulės masėms. Tuo pačiu metu šios juodosios skylės turi neįtikėtiną greitį, viršijantį 3,6 mln. km/val., kaip rodo modeliavimas. Tačiau tokių juodųjų skylių pasitaiko retai.