Черные дыры умеют рождаться внутри звезд, но некоторые, как выяснилось, могут сопротивляться. Новое исследование показало, что мощные магнитные поля способны остановить «саморазрушение» светил изнутри. Открытие помогает объяснить загадки центра Галактики и даже пролить свет на природу темной материи.
Компактные звезды — белые карлики и нейтронные звезды — давно считаются одними из самых экстремальных объектов во Вселенной с огромной плотностью, сильнейшей гравитацией и в ряде случаев с колоссальными магнитными полями. Наблюдения показывают, что вблизи центра Млечного Пути таких объектов больше, чем предсказывают теории: особенно много магнитных белых карликов, а вот обычные пульсары почти не встречаются — астрономы называют это «проблемой пропавших пульсаров».
Одно из возможных объяснений связано с темной материей: считается, что ее частицы (до сих пор неизвестные науке) могут накапливаться внутри звезд, постепенно образуя в их центре крошечную черную дыру (ЧД). Такая «эндопаразитическая» ЧД должна расти, поглощая вещество светила, и в итоге полностью ее уничтожить.
Новая научная работа, однако, предполагает неожиданный поворот в этой истории: ученые описали механизм под названием магнитно-остановленная трансмутация. Суть в том, что сильное магнитное поле внутри звезды может создавать давление, способное уравновесить притяжение растущей ЧД.
Поясним: в обычной ситуации вещество падает внутрь черной дыры под действием гравитации, но если магнитное давление становится сопоставимым с гравитационным, аккреция — то есть «питание» ЧД — резко замедляется или прекращается вовсе.
Чтобы проверить, так ли это на самом деле, исследователи вывели условие: все зависит от соотношения между магнитным полем, плотностью вещества и массой «зародыша» черной дыры. Если параметр, объединяющий эти величины, остается ниже критического значения, рост ЧД останавливается на ранней стадии — она увеличивается незначительно и не разрушает звезду.
Кроме того, в магнитных белых карликах и магнетарах — нейтронных звездах с экстремально сильными магнитными полями — могут выполняться условия для такого «торможения». Дело в том, что в их недрах магнитное поле настолько велико, что удерживает вещество от падения в черную дыру.
Эта идея призвана объяснить сразу несколько астрономических загадок. Например, почему в центре Млечного Пути наблюдается избыток магнитных белых карликов: они могут выживать дольше обычных, поскольку их внутренние ЧД «задушены» магнитным полем. Также можно понять, почему там практически нет обычных пульсаров: их поля слабее, из-за чего они быстро разрушаются. Даже существование редкого магнетара рядом со Стрельцом А* может оказаться следствием этого механизма.
Хотя модель пока теоретическая и требует детальных расчетов, она предлагает новый способ связать воедино сразу несколько явлений: эволюцию звезд, свойства экстремальных магнитных полей и поведение темной материи.
Если будущие наблюдения подтвердят предсказания из исследования, опубликованного в The European Physical Journal C, это станет важным шагом к пониманию того, как устроены самые плотные объекты во Вселенной и что на самом деле происходит в их скрытых недрах.
Автор: Любовь Соколова