Столкновения между массивными звездами могут дать начало массивным черным дырам

Исход столкновения между двумя гигантскими звездами с трудом поддается прогнозированию, однако в ходе новой, первой в своем роде гидродинамической симуляции команда ученых из Университета Падуи, Италия, получила ряд возможных экзотических результатов столкновения. Один из сценариев предполагает поэтапное формирование все более и более массивных черных дыр в «звездных колыбелях», где крупные звезды расположены очень близко друг к другу.
Астрофизик Микела Мапелли (Michela Mapelli) представит результаты моделирования и полученные прогнозы в понедельник, 11 апреля, на апрельском собрании Американского физического общества.
Модель Мапелли дает возможный ответ на вопрос о происхождении гравитационно-волнового события GW190521, которое было зарегистрировано в 2019 г. при помощи детекторов Advanced LIGO и Virgo. Сигнал, соответствующий этому событию, имел характерную форму, указывающую на столкновение между двумя черными дырами. В этом случае массы исходных черных дыр должны были составлять соответственно 85 и 66 масс Солнца. В результате столкновения образовалась черная дыра массой более 140 масс нашего светила.
Однако такой вариант столкновения вызвал недоумение у ученых. Полученная черная дыра имела массу больше, чем типичные черные дыры звездных масс, формирующиеся из сколлапсировавших ядер звезд, но меньше, чем сверхмассивные черные дыры. Такая масса попадает прямиком в «пустыню», представляющую собой диапазон масс, в котором черные дыры практически не обнаруживались до настоящего времени.
Однако согласно новому гидродинамическому моделированию, выполненному Мапелли и ее группой в рамках проекта DEMOBLACK, такая гигантская черная дыра может формироваться, когда происходит столкновение между крупными звездами, входящими в состав плотно населенной «звездной колыбели». Моделирование начинается с двух звезд, одна из которых лежит на главной последовательности и представляет собой физически не глубоко проэволюционировавшую звезду массой порядка 40 масс Солнца. Такая звезда в основном состоит из первичного водорода. Другая звезда является более зрелой, ее масса составляет около 60 масс Солнца, и она имеет компактное гелиевое ядро.
С некоторыми допущениями, эти звезды могут коллапсировать в черную дыру массой свыше 50 масс Солнца. А такие черные дыры могут, в свою очередь, сформировать двойные системы и в конечном счете объединиться. Многократные столкновения и слияния могут привести к формированию черных дыр больших масс, в диапазоне от 100 до 10 000 масс Солнца, считает Мапелли.
Составлено по материалам, опубликованным Американским астрономическим обществом.....