Азы А&А. 32. Сверхмассивные черные дыры и вопрос о природе Вселенной.
Даже самые массивные звезды главной последовательности имеют массы, обычно не превышающие 100 Msun (есть редчайшие экземпляры, достигающие 150-200 Msun). Поэтому остающиеся после их взрывов черные дыры звездных масс имеют массы, крайне редко превышающие 40-50 Msun.
Черные дыры с массами от тысяч до сотен тысяч Msun называют черными дырами промежуточных масс. Их начали обнаруживать совсем недавно как центральные объекты шаровых звездных скоплений и карликовых галактик.
А центральными объектами нормальных и крупных галактик оказались сверхмассивные черные дыры (СМЧД), обладающие массами от миллионов до десятков миллиардов солнечных масс. Так, в нашей галактике "Млечный путь" центральная СМЧД имеет массу в 4,3 миллиона Msun. Радиус горизонта событий этой СМЧД равен 12,7 миллиона километров (меньше радиуса орбиты Меркурия). При этом средняя плотность вещества в этой СМЧД оказывается ~ 103 г/см3.
В центре довольно близкой к нам (~ 50 млн. св. лет) гигантской эллиптической галактики М87 СМЧД имеет массу примерно в 5 млрд. Msun. Пользуясь формулой (15.2) мы легко можем определить параметры этой ЧД. Гравитационный радиус такой ЧД превышает радиус родной нам солнечной планетной системы, А средняя плотность вещества внутри этой ЧД оказывается порядка плотности окружающего нас воздуха.
Как могли возникать столь массивные ЧД? Скорее всего в процессе формирования галактики из протогалактического облака значительная часть этого облака коллапсировала к его центру масс. Формирующиеся при этом достаточно массивные звезды успевали за несколько миллионов лет сжечь весь содержащийся в них водород, пройти свой жизненный путь, вспыхнуть как сверхновые и превратиться в ЧД звездных масс. А характерное время коллапса протогалактического облака вряд ли сильно отличалось от времени образования ЧД из первых звезд. В результате к концу процесса формирования галактики в малой окрестности ее центра возникал весьма плотный рой ЧД звездных масс. Слияние которых становилось довольно частым событием. В результате чего в центрах галактик постепенно формировались сверхмассивные черные дыры.
Эта схема естественным образом объясняет тот факт, что массы СМЧД сферических и эллиптических галактик как правило значительно превышают массы СМЧД спиральных галактик. Поскольку в процессе формирования последних значительная часть протогалактического облака коллапсировала не к его центру масс, а в плоскость протогалактического диска.
Какова же внутренняя структура таких СМЧД? Обсуждение этого вопроса является, на мой взгляд, бессмысленным. Ибо никаких данных наблюдений даже в отдаленном будущем мы не получим. Но можем себе позволить отметить довольно любопытный набор приводимых в научной литературе величин. Масса наблюдаемой части Вселенной оценивается в 1056 грамм. Для такой массы гравитационный радиус ~ 1,5×1010 световых лет. Что вполне сопоставимо с расстоянием до самых удаленных из наблюдаемых объектов Вселенной, возникших не позднее 300-500 млн. лет после Большого взрыва. А вычисленная по (15.2) при той же массе средняя плотность материи Вселенной оказывается порядка 10 - 29 г/см3. Что практически совпадает с оценкой критической плотности Вселенной (при которой геометрия Вселенной плоская).
Поэтому невольно возникает вопрос - объект какой природы напоминает нам Вселенная?