Физики всерьёз считают, что в центре галактики есть звёзды с встроенными чёрными дырами

Когда мы слышим о чёрных дырах, в голове сразу всплывают драматические сцены: звезда взрывается, коллапсирует внутрь себя и превращается в космического монстра, который пожирает всё на своём пути. Но что если некоторые чёрные дыры рождаются не с грохотом, а тихо, изнутри звёзд, которые внешне продолжают светиться, словно с ними ничего не произошло?

Новое исследование астрофизиков, опубликованное в журнале Physical Review D, предлагает именно такой сценарий — и он гораздо страннее и увлекательнее привычных представлений.

Недавние наблюдения гравитационных волн намекнули на существование чёрных дыр с массой меньше или около солнечной. Это ставит в тупик: по классическим моделям, столь лёгкие звёзды не могут образовать чёрную дыру — они попросту не дожимают. Так откуда же берутся эти миниатюрные чёрные дыры?

Одна из гипотез связывает их с тёмной материей — загадочным веществом, которое составляет большую часть массы Вселенной, влияет на галактики своей гравитацией, но до сих пор не было обнаружено напрямую. Возможно, тёмная материя со временем накапливается внутри звёзд и в какой-то момент вызывает их коллапс, формируя крошечную чёрную дыру в центре абсолютно нормальной на вид звезды.

Что будет дальше — зависит от самой звезды. Как только внутри неё рождается чёрная дыра, она начинает расти, питаясь окружающим веществом. И тут многое решает не только масса звезды, но и скорость её вращения.

Например, у белых карликов — плотных остатков звёзд вроде нашего Солнца — возможны три варианта развития событий. Если белый карлик вращается медленно, вещество беспрепятственно падает в чёрную дыру, и она поглощает звезду целиком, превращая её в лёгкую чёрную дыру. Если же скорость вращения умеренная, может случиться нечто экзотическое — формирование голой сингулярности, объекта без горизонта событий, способного нарушать законы общей теории относительности. А если белый карлик крутится очень быстро, рост чёрной дыры замедляется. В этом случае она остаётся внутри, как паразит, питающийся звёздной материей изнутри. На поверхности звезда будет выглядеть вполне обычно, но в её ядре медленно развивается трансформация, которую невозможно заметить невооружённым глазом.

С нейтронными звёздами всё проще — они в десятки раз плотнее, и даже быстрое вращение не может сдержать рост чёрной дыры. Если она там появляется, это конец: звезда неизбежно превращается в чёрную дыру, полностью и без следа.

Подобные скрытые чёрные дыры могут существовать миллиарды лет внутри звёзд, оставаясь незаметными. Их присутствие можно заподозрить лишь по косвенным признакам: странным гравитационным эффектам, аномальному охлаждению или нарушениям орбит в двойных системах.

Особенно много таких объектов может скрываться в центре нашей Галактики, в так называемом балдже — области, богатой тёмной материей. Именно там могут находиться как голые сингулярности, так и «гибридные звёзды» — белые карлики с крошечными чёрными дырами в сердцевине.

Эта теория переворачивает наши представления о том, как умирают звёзды, и открывает неожиданный путь для изучения тёмной материи. Ведь если такие «тихие» чёрные дыры действительно существуют, они могут стать естественными детекторами загадочной субстанции, которую мы до сих пор не можем «поймать».

Так что в следующий раз, глядя на звёздное небо, стоит помнить: некоторые светила скрывают внутри себя гораздо больше, чем кажется.