Причины малой плотности сверхмассивных черных дыр
Сверхмассивные черные дыры — это объекты с огромной массой, значительно превосходящей массы обычных черных дыр. Они располагаются в центрах галактик, включая нашу Млечный Путь. Но почему, при такой массе, их плотность может оказаться низкой — даже ниже плотности воды?
Плотность объекта определяется как его масса, деленная на объем: (\rho = \frac{m}{v}). Масса черной дыры зависит от количества поглощенной материи, а ее объем пропорционален кубу радиуса Шварцшильда: (R_s = \frac{2GM}{c2}), где (G) — гравитационная постоянная, (M) — масса, (c) — скорость света.
Так как радиус пропорционален массе, объем растет быстрее, чем масса, по мере увеличения размера черной дыры. В результате общая плотность (\rho) уменьшается с увеличением массы черной дыры.
Для более массивных черных дыр такой рост объема в сравнении с массой ведет к их меньшей средней плотности. Это объясняет, почему сверхмассивные черные дыры, обладая колоссальной массой, имеют относительно малую плотность по сравнению с более компактными объектами во Вселенной.
Следует отметить, что плотность, о которой идет речь, является средней, а не локальной — внутри горизонта событий черной дыры классические понятия плотности не применимы из-за экстремальных физических условий.
Ключевые идеи: радиус Шварцшильда, рост объема, уменьшение плотности.
Категория: Астрономия
Теги: черные дыры, астрофизика, космология