4.11 Доля чорних дір: фази—поріг—кінцеві стани

Головна ／ Розділ 4: Чорні діри

Чорна діра — це не незмінна «чорна оболонка». Вона має життєвий цикл: за рясного підживлення система інтенсивно «працює»; далі настає довга фаза, у якій переважають згасання підживлення та повільне просочування. Зрештою система перетинає виразний поріг — зовнішня критична межа відступає як єдине ціле — і рухається до двох можливих фіналів: повернення до ядра (ультракомпактний зоряний об’єкт без горизонту подій) або густий «суповий» стан (безгоризонтний кластер щільного нитяного моря, керований статистичною тягою).

I. Фази: від активного підживлення до домінування просочування

Активне підживлення: період напруженої «роботи»

• Картина біля ядра: Зовнішня критична межа еластична, але загалом стабільна; перехідна зона працює як «поршень», що часто ходить; внутрішнє ядро вирує щільним зсувом і повторними з’єднаннями.
• Виходи енергії: Співіснують три шляхи, почергово посідаючи першість. Коли обертання та геометрія сприятливі, осьова перфорація (джети) довговічна й енергоємна. Коли кутовий момент припливу віддає перевагу площині диска, посилюється підкритичний крайовосмуговий транспорт (дискові вітри та повторна обробка). За високого фонового шуму та частих зовнішніх збурень виникають тимчасові пори плямами, спричиняючи повільний, але широкомасштабний витік.
• Спостережні ознаки: Головне кільце залишається стабільним, підкільця видимі; на кільці часто зберігається довготривалий яскравіший сектор. Поляризація демонструє плавні скручування з смуговими інверсіями. У часових рядах регулярно з’являються спільні сходинки, що лишаються синхронними навіть після дедисперсії, а також низки відлунь.

Домінування просочування: повільний відплив

• Картина біля ядра: Зовнішнє підживлення слабшає. Внутрішнє ядро й надалі «кипить», але бюджет напруги виїдає просочування; середній поріг зовнішньої межі поволі знижується; «дихання» кільця маліє; перехідна зона поводиться радше як демпфер, аніж як двигун.
• Виходи енергії: Осьову перфорацію важко підтримувати самоплинно; крайовий транспорт стає «хребтом» виносу. Тимчасові пори зберігаються, але несуть низькоамплітудне, тривале базове розвантаження.
• Спостережні ознаки: Кільце стає темнішим і тоншим; підкільця важче збудити; поляризація зберігає плавні скручування, однак смуг інверсій меншає; амплітуда спільних сходинок спадає; обвід відлунь подовжується й міліє.

Зміна фази — не перемикач «увімк./вимк.», а статистичне зміщення центра ваги: шлях, що є «легшим», перебирає на себе більшу частку роботи.

II. Поріг: декритикалізація (зовнішня межа відступає як єдине ціле)

Визначальні критерії

• Відсутність порога по всій дузі кільця: На більшості азимутів кільця назовні спрямована «мінімальна вимога» вже не перевищує локальної «дозволеної верхньої межі», і цей стан триває довше, ніж час відновлення корового шару та час пам’яті перехідної зони.
• Відсутність глобальної «гейтингової» дії: Коли сильні події повертаються, спільні сходинки, що після дедисперсії є «майже співвіконними», більше не виникають; ширина кільця вже не показує парних, легких розширень та повернень на подію.
• Зникнення геометричного накопичення: Картина біля ядра вже не показує стабільного головного кільця з повторюваною родиною підкілець; «геометричний підсилювач» з багатократних зворотних ходів перестає працювати.

Чому поріг перетинається

• Виснаження бюджету: Тривале просочування і згасання підживлення знижують бюджет напруги нижче рівня, необхідного для утримання зовнішньої критичної межі.
• «Притуплення» геометрії: Довжина вирівнювання зсуву в перехідній зоні скорочується; смуги більше не змикаються у сталі коридори з низьким опором; узгоджена відповідь корового шару на сильні події зникає.
• Зменшення осьової упередженості: Обертання слабшає або переорієнтовується; осьовий «природний скорочений шлях» вже не домінує, тож довгоживучу перфорацію важко підтримувати.

Проминальні сигнали під час проходження порога

• Зображення та поляризація: Головне кільце швидко тьмяніє і стає примарним; підкільця зникають; поляризаційні візерунки переходять із «організованих» у «малоорганізовані». Спільні сходинки відсутні; лишаються повільні, смуго-специфічні дрейфи.
• Жодного відновлення без нового підживлення: Без нового, потужного припливу ці ознаки не повертаються.

III. Перший кінцевий стан: повернення до ядра (ультракомпактний зоряний об’єкт без горизонту)

Умови

• Внутрішня межа відсувається всередину: Після відступу зовнішньої межі внутрішня критична зона рухається ще ближче до центру; ядерна напруга падає настільки, що стабільне намотування знову може довго самопідтримуватися.
• Перевага ядроутворення: Нитки легше змикаються у стабільні петлі; руйнівних подій помітно менше; частка нестабільних носіїв падає так низько, що потужний шумовий фон вже не тримається.
• Геометричне відновлення: Біля ядра формується ієрархія «твердого ядра — м’якої оболонки»: у центрі постає несуча, стабільна, надщільна структура з тонкою нитяною мантією довкола.

Спостережні ознаки

• Площина зображення: Немає стабільного головного кільця чи підкілець; натомість компактне яскраве ядро або маленьке яскраве кільце (ближче всередину й не з нагромадження зворотних ходів). На краю немає сталого яскравішого сектора.
• Поляризація: Середній ступінь поляризації; позиційний кут довше стабільний; смуги інверсій рідкісні; загальна орієнтація відбиває міцну геометрію поля біля ядра.
• Часова поведінка: Більше немає спільних сходинок, керованих глобальним «гейтингом»; домінують короткі спалахи з поверхні/підповерхні; відлуни нагадують «поверхневий відскок», а не «корований відскок».
• Спектр: Тонший внесок повторної обробки; зв’язок «жорстке—м’яке» стає безпосереднішим; якщо згортки речовини падають усередину, виникає післясвітіння відбивного типу, а не порогові сходинки.
• Оточення: Джети здебільшого гаснуть; іноді лишається слабкий, стабільний, намагнічений відтік із малою потужністю та поганою колімацією.

Фізичний зміст
«Повернення до ядра» не означає повернення до звичайної зорі, а перехід до ультракомпактного, безгоризонтного зоряного об’єкта, де «твердий каркас» зі стабільних намотувань скеровує та несе навантаження. Обмін енергією відбувається головно на (під)поверхні, без потреби в коровому «гейтингу».

IV. Другий кінцевий стан: густий «суповий» стан (безгоризонтний об’єкт, керований статистичною тягою)

Умови

• Зовнішня межа зникла, внутрішня не відійшла досить далеко: Напруга недостатня для підтримання горизонту, але й далі пригнічує довготривале самопідтримання великомасштабних стабільних намотувань.
• Нестабільність як норма: Короткоживучі намотувальні петлі безупинно виникають і руйнуються; їхня фрагментація засіває шумовий фон, підтримуючи густий «суп».
• Панування статистичної тяги: Немає твердої матеріальної поверхні; накладання багатьох короткочасних тяг створює гладке, але глибоке напружене зміщення, що сильно керує динамікою.

Спостережні ознаки

• Площина зображення: Немає стабільного головного кільця; ядерна зона — порожнина з малою поверхневою яскравістю, часто без чіткого яскравого ядра; яскравість зосереджується в зовнішній оболонці повторної обробки, поряд із дифузним світлом і туманними відтоками.
• Поляризація: Низька чи середня; позиційний кут фрагментований і переривчастий; смуги інверсій короткі та хаотичні — менш впорядковані, ніж у стані повернення до ядра.
• Часова поведінка: Немає спільних сходинок; на тлі повільного підйому та довгого післясвітіння накладаються часті дрібні спалахи, зумовлені шумом.
• Спектр: Переважає товстий спектр і сильна повторна обробка; лінії слабкі, діагностичні плазмові лінії рідкісні; від інфрачервоного до субміліметра помітна широка низькоконтрастна підошва.
• Оточення/кінематика: Характерні вітри з великим кутом розкриття, бульбашкові структури та гарячі газові оболонки; співвідношення маса–світність високе; і слабке/сильне гравітаційне лінзування, і близькі орбіти вказують на глибоку потенціальну криницю за малої світності.

Фізичний зміст
Це безгоризонтний, щільний нитяний кластер: стабільні намотування рідко живуть довго; носії заряду малочисельні й нестабільні; когерентне випромінювання важко організувати. Обмін енергією широко розповсюджений і сильно повторно оброблений. Наслідок — «темно, але важко»: поблизу ядра видно порожнечу, однак назовні система виявляє потужну гравітацію — природний вигляд системи, керованої статистичною тягою і без твердого ядра.

V. Космічний погляд: типова ієрархія на холодному й тихому тлі

1. Підживлення зрештою вичерпується: Коли Всесвіт охолоджується та розріджується у довгих часових масштабах, свіжий матеріал і потужні зовнішні збурення рідшають; просочування бере кермо.
2. Малі «йдуть раніше», великі «пізніше»: Малі об’єкти мають коротші шляхи, легший коровий шар і тоншу перехідну зону, тож декритикалізуються раніше; великі мають довші шляхи, важчий коровий шар і товстішу перехідну зону, тож тримаються довше.
3. Схильності до розгалуження:
   • Тенденція до повернення в ядро: Об’єкти з глибоким падінням напруги, стабільною орієнтацією та структурою і швидким згасанням шуму від нестабільних носіїв легше повертаються до ядра.
   • Тенденція до «супу»: Об’єкти з обмеженим спадом напруги, активним утворенням нестабільностей і тривалим крайовим зсувом частіше лишаються в густому «суповому» стані.
4. Еволюція популяцій: Ранні популяції з потужними джетами першими гасять джети та переходять до крайового транспорту і повільного просочування. Далі вони розгалужуються на меншість, що повертається до ядра, і більшість у «супі». Обом вже бракує «гейтингу» рівня горизонту.

Це не розклад для окремого джерела, а ймовірнісна ієрархія. У холодному й тихому Всесвіті декритикалізація майже неминуча; подальший шлях залежить від залишкового бюджету напруги, від того, наскільки відступила внутрішня межа, і чи можна достатньо приглушити шум від нестабільних носіїв.