don_beaver (don_beaver) wrote,
don_beaver
don_beaver

Categories:

Сияние и темнота шаровых скоплений

Кто видел своими глазами в телескоп шаровое скопление звезд, то никогда этого не забудет. Это уникальное зрелище, резко отличное от обычного звездного неба, туманностей и планет. Перед вашими глазами возникает плотный рой ярких звезд, собранный вместе какой-то таинственной силой. Как, например, это скопление Мессье 80 из сотен тысяч светил, расположенное в созвездии Скорпиона на расстоянии 28 тысяч световых лет от нас (фото Хаббла/НАСА):



Млечный Путь насчитывает почти две сотни ярких шаровых скоплений, а у более массивных галактик и до десяти тысяч доходит. Шаровые скопления загадочны по своему происхождению, содержат очень старые звезды примерно одного возраста и движутся в сфере вокруг галактики – там же, где располагается темное гало. Хотите узнать полную массу галактики (с учетом невидимого гало) – посчитайте яркие шаровые скопления и умножьте их число на пять миллиардов солнечных масс (см. статью https://arxiv.org/abs/1901.00900). Сейчас ряд ученых считают, что черные дыры составляют часть или всю темную материю. Я лично полагаю, что всю, потому что представить, что черные дыры, реально открытые LIGO в большом количестве и являющиеся идеальным кандидатом в темную материю, составляют только часть темной материи, а остальная часть состоит из совершенно иной субстанции типа гипотетических частиц-WIMPов, которые удивительным образом имеют сопоставимую суммарную массу – это невероятная вещь, которую я ни за что не куплю. Гораздо проще согласиться с рядом работ, которые утверждают, что ограничений, которые раньше накладывал проект MACHO на черные дыры, легко избежать, учтя, что черные дыры собраны в кластеры, наподобие шаровых скоплений, только невидимых. Это предположение согласуется и с данными LIGO по оценке слияния черных дыр. Это означает, что на одно яркое шаровое скопление из звезд приходится множество темных шаровых скоплений из черных дыр. Возьмем число в 5 миллиардов солнечных масс, которые приходятся на одно яркое скопление. Как оценку, можно посчитать, что все эти пять миллиардов содержатся в темных шаровых скоплениях. Пусть каждое из них состоит из 10^3-10^5 черных дыр с массой около пяти масс солнца. Следовательно, на каждое яркое скопление придется 10^4-10^6 темных скоплений. И самые видимые из этих скоплений уже начали открывать! – см. M.A. Taylor and T.H. Puzia and M. Gomez and et al. «Observational Evidence for a Dark Side to NGC5128's Globular Cluster System» ApJ 805, 65 (2015), https://arxiv.org/abs/1503.04198 - именно эти авторы ввели термин «темные шаровые скопления».

Но естественно возникает вопрос, над которым я усиленно размышляю в последнее время, дорабатывая статью перед отправкой: чем принципиально отличается яркое шаровое скопление от темного? Считая, что основная масса черных дыр пришла к нам из прошлого цикла, можно предположить, что темные шаровые скопления собрались вместе сразу после Большого Взрыва, когда все скопления были темными (звезд еще не было, а газ был ионизирован). Но потом кто-то из них сумел набрать газ для рождения звезд, а кто-то - нет. Как пишет Черепащук в обзоре УФН 2014 года, сейчас конкурируют две концепции образования галактик: старая, которая стартовала от скопления темной материи, которое набирало газ, а потом формировало черную дыру в центре; и новая, которая говорит, что сначала была сверхмассивная дыра, которая набрала вокруг себя газ – и породила галактику. Дыры в миллионы масс породили спиральные галактики - как Млечный путь, дыры в миллиарды масс – яркие эллиптические галактики. И, кстати, звезды вокруг сверхмассивной галактической дыры (район «балджа») очень похожи на звезды шаровых скоплений. Возникает привлекательная гипотеза: а что если в части темных шаровых скоплений находилась более крупная дыра промежуточной массы (IMBH) в 10^3-10^4 масс солнца – и именно она сумела набрать газ и породить яркое скопление? А если в темном скоплении не было такой дыры, а были лишь обычные дыры звездных масс – до 100 масс солнца, то это скопление так и осталось без газа и без звезд, скоплением-призраком. Но ведь такая черная дыра составляет лишь небольшую часть массы скопления – насколько она была существенна для накопления газа и формирования звезд? И я ввел параметр центральной черной дыры как отношение площади центральной дыры к суммарной площади всех остальных черных дыр. И обнаружил, что центральная черная дыра, масса которой составляет всего лишь небольшой процент от общей массы скопления, имеет площадь сечения во много раз превосходящую ОБЩУЮ площадь сечения многих тысяч остальных черных дыр. А по моим расчетам циклической эволюции популяции черных дыр (в печати), черных дыр промежуточной массы должно быть на много порядков меньше, чем число темных скоплений из звездных масс. Значит, кому из темных скоплений повезло заиметь достаточно массивную дыру – тот и сумел с её помощью нагрести газа и сформировать звездное сияющее скопление.

Черные дыры в темных скоплениях образуют устойчивую систему благодаря своей суммарной гравитации и, благодаря, ничтожной площади, имеют фантастическое время свободного пробега внутри скопления (то есть - время до соударения с другой дырой) – у меня получилось 10^17 лет – миллион космологических времен. Зато в тех скоплениях, которые накопили звезд в сравнимом количестве, идут интересные процессы взаимодействия между черными дырами и звездами, которые образуют среду с суммарным сечением в миллиарды раз более большим, чем черные дыры. Может, этим взаимодействием и объясняются многие странности эволюции звезд в шаровых скоплениях? Еще не нашел хорошей статьи по формированию черной дырой газового диска (или оболочки) вокруг себя при движении в межзвездной среде – если кто из друзей астрономов знает такую статью или что-то интересное вокруг описанной темы темных шаровых скоплений – буду рад узнать.
Итак, выдвигаю гипотезу (и вставляю её в готовящуюся статью), что яркие шаровые скопления среди темных – это счастливые обладатели IMBH, которые выделяются как раковины с сияющей жемчужиной среди остальных темных моллюсков.

P.S. А у меня некий юбилей в этом году – 30 лет после защиты докторской диссертации в ГАИШ МГУ. И я понял, что вскоре людей, кто получил докторскую степень во времена СССР, останется совсем немного. Моя диссертация была, наверное, самой математической среди планетофизиков, и у ней были такие рецензенты, как крутой небесный механик Михаил Лидов (резонансы Лидова-Козаи). После развала СССР, инфляция докторских (да и кандидатских) стала такой, что мама не горюй. И вот я смотрю вокруг – и вижу свежеиспеченных спецов, которые учат меня, как учитывать математические разложения, и разъясняют мне, что, если отказаться от исходных предположений расчета, то результат расчетов будет совсем другой! Мне сообщают прямо в официальных рецензиях: кто рассматривает начальную Вселенную крупнее электрона, или хотя бы сперматозоида, тот враг науки. Но недавно я немного воспрял духом, обнаружив, что на фон деградирующей научной культуры накладывается губительная гауссиана московского снобизма, которая блокирует способности даже ранее видных специалистов. А если отойти немного за МКАД, то можно найти грамотных и адекватных экспертов. Так что – с воодушевлением смотрю в 2021 год, который должен принести хорошие новости!
Tags: Научные истории
Subscribe

  • Вселенная замыкается снова и снова

    Если вы думаете, что я – один в поле воин, воюющий с квантово-инфляционной космологией, то вы ошибаетесь. Нас много. Например, с профессором Томасом…

  • Эльфы и серебристые облака

    В Курьере-619 упоминаются эльфы и джеты, которые бьют из грозы не вниз, а вверх – в космос. Как я уже говорил, в моей фантастике науки гораздо…

  • Космос и медведь

    Узнал вчера суперновость: прибор, который я несколько лет назад инициировал, и который уже готовился лететь на стратостате, получил такую поддержку…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 34 comments

  • Вселенная замыкается снова и снова

    Если вы думаете, что я – один в поле воин, воюющий с квантово-инфляционной космологией, то вы ошибаетесь. Нас много. Например, с профессором Томасом…

  • Эльфы и серебристые облака

    В Курьере-619 упоминаются эльфы и джеты, которые бьют из грозы не вниз, а вверх – в космос. Как я уже говорил, в моей фантастике науки гораздо…

  • Космос и медведь

    Узнал вчера суперновость: прибор, который я несколько лет назад инициировал, и который уже готовился лететь на стратостате, получил такую поддержку…