Фонтан у чёрной дыры: вещество улетает прочь ✛ ✦

Оригинал: "General Relativistic Shock Wave Solutions with Black Hole Formation: The Singular Isothermal Sphere Case"
arXiv:2606.29607 · 2026-06-28 · CC BY 4.0 · 1 мин
Ударные волны, как выплеск из узкого горлышка, не дают чёрной дыре расти слишком быстро.

Телескоп Джеймс Уэбб нашёл в ранней Вселенной чёрные дыры массой в миллиарды солнц, хотя времени на их рост было катастрофически мало. Одно из объяснений — прямое сжатие огромного облака почти без тяжёлых элементов. Но такое падение не бывает спокойным.

При резком сжатии возникает ударная волна — словно вода, выплёскивающаяся из узкого горлышка, если влить её слишком быстро.

Этот «фонтан» разгоняет газ до половины скорости света и отбрасывает его прочь. Лишь позже, когда воронка искривлённого пространства-времени догоняет вещество, оно падает в центральную точку без размера.

В итоге дыра получает в 5–7 раз меньше массы.

Но та же волна, по закону эквивалентности массы и энергии, превращает в излучение до десятой доли падающего газа — вдвое эффективнее, чем вращающийся газовый диск. Эта вспышка разогревает облако, создавая яркие «коконы», которые видит Уэбб в активных ядрах далёких галактик (их свет сильно покраснел из-за расширения Вселенной).

Без фонтана чёрная дыра росла бы тихо и была бы невидимой — природа предпочитает фейерверк.

В основе расчётов — решения Шварцшильда для чёрных дыр, уравнения общей теории относительности Эйнштейна и теория ударных скачков Ландау; разрывы в потоке неизбежны по закону роста беспорядка, а будущие компьютерные расчёты проверят эти выводы.

Чтобы чёрная дыра стала видимой на краю Вселенной, ей нужно сначала выплюнуть почти всё, что она собиралась съесть.

p_{\rm pre} p_{\rm post} = \frac{\gamma}{1+\gamma}
Произведение собственных импульсов газа до и после ударного фронта постоянно и зависит только от квадрата скорости звука.
Учёные
Stephen HawkingJacob BekensteinAlbert EinsteinBarry BarishKip ThorneRichard Feynman
Понятия
рост сверхмассивной чёрной дыры чёрная дыра Шварцшильда метрика Шварцшильда критический коллапс последняя устойчивая круговая орбита массовая инфляция механизм излучения Хокинга массовый дефект ядерной реакции закон площадей Хокинга квазизвезда усиление волн радиогромкий квазар рингдаун метрика Керра эхо гравитационных волн скалярные возмущения логарифмическая поправка гравитационная сингулярность теорема Пенроуза о сингулярностях теорема Биркгофа