Все новости

Астрономы «взвесили» самую сверхмассивную черную дыру. Это объект массой в 40 миллиардов Солнц и диаметром более 200 миллиардов километров

Немецкие астрономы проанализировали движение звезд около сверхмассивной черной дыры в центре галактики Holm 15A, свет от которой идет до Земли 650 миллионов лет. Они пришли к выводу, что это самая тяжелая черная дыра из тех, чьи массы астрономы измерили надежными способами. Она находится ближе, чем другие дыры сходных масс, и поэтому ее будет проще изучать в будущем, в том числе с помощью прямого снимка тени от этой черной дыры.

Сверхмассивные черные дыры в центрах галактик сильно отличаются от черных дыр небольших масс. Во-первых, астрономы до сих пор не могут выяснить их происхождение. По всем расчетам, они не успели бы вырасти до своих масс, достигающих миллиарды солнечных, из обычных черных дыр, которые образуются на месте коллапса массивных звезд. Во-вторых, астрономы в последнее время подозревают, что именно «вокруг» таких сверхмассивных черных дыр, чья гравитация «собирала» материю, сформировалась основная масса галактик. Если это так, то речь идет об объектах огромной значимости, ключевых в эволюции галактик вообще. Поэтому ученые постоянно ищут дополнительную информацию о сверхмассивных черных дырах.

Однако сделать это сложно, ведь сами по себе эти объекты практически не излучают. Даже если астрономы находят такую сверхмассивную черную дыру, оценить ее параметры очень сложно. Часто ученые делают это с помощью косвенных методов — например, установив на примере лучше изученных галактик примерное соотношение между массой их звезд и массой черных дыр в их центре, а потом это же соотношение экстраполируют на другие галактики, которые находятся дальше или менее удобны для наблюдения по каким-то иным причинам. К сожалению, такие методы очень ненадежны.

Читайте также: Увидеть черную дыру и не умереть. Что мы знаем о черных дырах

Авторы новой работы попытались изучить относительно близкую эллиптическую галактику Holm 15A, чтобы выяснить массу черной дыры в ее центре. При этом они использовали достаточно надежный прямой способ оценки массы такого объекта по движению звезд вокруг нее. Чем больше масса сверхмассивной черной дыры, тем сильнее она влияет на окружающие ее объекты. В связи с этим, с одной стороны, ядро галактики, в которой находится такой объект, будет больше, чем в других галактиках, чьи черные дыры менее массивны. С другой стороны, в зоне, непосредственно прилегающей к черной дыре, плотность звезд может быть намного меньше, ведь слишком сильное сближение с черной дырой может закончиться для них вылетом из галактики. 

Конкретно в случае Holm 15A и размер ядра галактики, и снижение яркости в непосредственных окрестностях черной дыры оказались беспрецедентно большими.

Оценив, как гравитация сверхмассивной черной дыры в ее центре влияет на движение звезд галактики, исследователи обнаружили, что и оно рекордно велико. Масса Holm 15A составляет около двух триллионов Солнц, но и черная дыра в ее центре, по подсчетам астрономов, оказалась велика — в 40 миллиардов раз тяжелее Солнца (возможная ошибка не превышает 20%). Это делает черную дыру в центре Holm 15A самой массивной в известной Вселенной, среди тех черных дыр, чью массу астрономы определили напрямую, а не косвенными методами.

Астрономы отмечают, что галактика Holm 15A выглядит как итог слияния двух других галактик в относительно недавнем прошлом. Это значит, что и сверхмассивная черная дыра в ее центре, скорее всего, образовалась в результате слияния двух гигантских черных дыр, которые находились в центрах галактик — предшественниц Holm 15A.

Чтобы понять, о каком объекте идет речь, можно вспомнить, что сверхмассивная черная дыра Стрелец А* в центре нашей Галактики всего в четыре миллиона раз тяжелее Солнца, то есть уступает исследованной в 10 тысяч раз. С массой черной дыры в Holm 15A сопоставима масса всех звезд нашей собственной Галактики.

Размеры этой черной дыры также очень велики. Радиус Шварцшильда (зона вокруг такого объекта, откуда никакое вещество не может вырваться) для нее должен быть равен 118 миллиардам километров, а диаметр — более 236 миллиардам километров. Это в 80 раз больше, чем расстояние от Солнца до Плутона. За счет огромных размеров плотность материи в этой дыре примерно как у земного воздуха. Это резко отличает ее от черных дыр звездных масс, куда более плотных, чем любая материя на Земле.

 Иван Ортега