Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Чёрные дыры – одни из самых загадочных объектов Вселенной. Они образуются в результате гибели массивных звёзд. Когда звезда достигает конца своего жизненного цикла, она разрушается под действием своей же гравитации, вызывая взрыв сверхновой. Ядро звезды продолжает сжиматься, становясь всё тяжелее и плотнее, пока не остаётся только сингулярность, бесконечно малая точка с бесконечной плотностью – чёрная дыра.
Чёрные дыры бывают разных типов, в зависимости от звезды, из которой родились:
-
Звёздные чёрные дыры (ЗЧД) – рождаются в результате гибели массивных звёзд. Их масса колеблется от 3 до 100 масс Солнца (примерно 1.99×10 в 30 степени кг).
-
Чёрная дыра средней массы (ЧДСМ) – эти плохо изучены, и считается, что они образуются в результате слияния звёздных чёрных дыр. Масса варьируется от 100 до 1000 масс Солнца.
-
Сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) – присутствуют в центре почти всех галактик. Их масса варьируется от млн до сотен млрд масс Солнца.
Давайте же рассмотрим семь крупнейших чёрных дыр во Вселенной, которые обладают различными характеристиками. Эта подборка основана на их массе (в пересчёте к массе нашего Солнца).
1. Phoenix A (Феникс А)
-
Масса: 100 млрд масс Солнца
-
Расположение: скопление Феникс
Скопление Феникс – массивное скопление, состоящее из тысяч галактик, связанных гравитацией. Это делает его одним из крупнейших известных нам скоплений галактик.
В центре этого скопления находится Phoenix A (Феникс А), центральная галактика, в которой расположены активные галактические ядра (АГЯ). Известно, что сверхмассивные чёрные дыры питают АГЯ и играют важнейшую роль в формировании и эволюции галактик.
Сверхмассивная чёрная дыра в центре Phoenix A имеет жизненно важное значение для активности АГЯ. Согласно теоретическим моделям, масса составляет 100 млрд масс Солнца. Это означает, что она может быть самой большой из известных нам сегодня чёрных дыр.
Её окружность настолько велика, что для того, чтобы обогнуть, потребуется 71 день и 14 часов – если двигаться со скоростью света (299 792 км/с)!
Шварцшильдовский диаметр (сферический) её горизонта событий составляет примерно 590,5 млрд км, этого с запасом достаточно, чтобы затмить всю нашу Солнечную систему. Диаметр Шварцшильда – это теоретическая граница вокруг не вращающейся чёрной дыры, из которой ничто не может вырваться.
2. IC 1101
-
Масса: 40–100 млрд масс Солнца
-
Расположение: скопление галактик Abell 2029
IC 1101 – это линзовидная галактика, и по своей форме такие галактики находятся между спиральными и эллиптическими. Они имеют структуру диска, похожую на спиральные галактики, но не имеют спиральных рукавов. В этих галактиках практически не происходит звездообразования.
В центре IC 1101 находится чёрная дыра, масса которой оценивается в диапазоне от 40 до 100 млрд масс Солнца.
Оценки основаны на различных теоретических моделях и соответствующих результатах наблюдений, поэтому разброс так велик. А о присутствии чёрной дыры в галактике можно судить по гравитационному воздействию на соседний газ.
3. TON 618 (ТОН 618)
-
Масса: 40,7 млрд масс Солнца
-
Расположение: вблизи созвездий Гончие Псы (Canes Venatici) и Волосы Вероники (Coma Berenices)
TON 618 (ТОН 618) – это сверхъяркий квазар (они очень важны для понимания формирования и эволюции галактик).
В центре TON 618 находится сверхмассивная чёрная дыра массой 40,7 млрд солнечных масс. Эта масса оценивается за эмиссионными спектрами квазара.
Она в 140 трлн раз светлее Солнца. А благодаря своей яркости даёт учёным важнейшую информацию о поведении сверхмассивных чёрных дыр (СМЧД) и их аккреционного диска, который представляет вращающийся диск газа и пыли, падающих в них.
Квазар TON 618 также содержит множество нейтрального водорода, самого распространённого элемента во Вселенной. Он служит строительным блоком, из которого строятся все структуры, поэтому представляет большой интерес для учёных.
4. S5 0014+81
-
Масса: 40 млрд масс Солнца
-
Расположение: вблизи созвездия Цефея
S5 0014+81 – это гиперсветовой широкоугольный квазар или блазар. Его галактикой является FSRQ (радиоквазар с плоским спектром), как и TON 618, имеет активное галактическое ядро (АГЯ) и сверхмассивную чёрную дыру (СМЧД) в центре.
Из-за высокой яркости масса СМЧД была оценена по эмиссионным спектрам галактики-хозяина. Она составляет 40 млрд солнечных масс, или эквивалентно 4 большим Магеллановым облакам (самая крупная и массивная галактика-спутник, вращающаяся вокруг Млечного Пути).
Шварцшильдовский диаметр чёрной дыры составляет 240 млрд км, что вдвое меньше, чем у чёрной дыры Phoenix A. Согласно эволюционным моделям, её родительская-галактика сформировалась в ранней Вселенной примерно через 1,6 млрд лет после Большого взрыва и просуществует ещё 1,3×10 в 99 степени лет!
5. Abell 1201 BCG
-
Масса: 32,7 млрд масс Солнца
-
Расположение: скопление галактик Abell 1201
Abell 1201 BCG – это самая яркая галактика в скоплении Abell 1201, расположенная недалеко от центра.
В галактике находится сверхмассивная чёрная дыра массой 32,7 млрд солнечных масс, согласно исследованию 2023 года.
Из-за своего огромного размера и гравитационного влияния эта чёрная дыра действует как гравитационная линза, искривляя путь света от более удалённой галактики, расположенной позади. Этот эффект изгиба создаёт видимое искажение в форме изображения фоновой галактики, которое используется для оценки массы СМЧД.
Распределение тёмной материи также влияет на гравитационное линзирование. Поэтому галактика – очень важна для изучения свойств тёмной материи.
6. NGC 4889
-
Масса: 21 млрд масс Солнца
-
Расположение: северное скопление Волос Вероники (Abell 2634)
Расположенная в северной части созвездия Волос Вероники (одно из самых богатых и плотных скоплений галактик в северном полушарии неба), галактика-родитель (NGC 4889) представляет собой сверхгигантскую эллиптическую галактику, в которой находится СМЧД.
Согласно теоретическим моделям, масса этой сверхмассивной чёрной дыры составляет от 6 до 37 млрд солнечных масс. Самое точное оценочное предположение – около 21 млрд масс Солнца.
Сейчас чёрная дыра находится в состоянии покоя, не аккрецирует материю (процесс приращения массы) и не испускает излучение. Это затрудняет измерение массы, но благодаря состоянию, понимание того, как массивные чёрные дыры эволюционируют в активные квазары, представляет большой интерес для учёных. Такие сверхмассивные чёрные дыры влияют на динамику и эволюцию галактик, и их окружение.
7. Messier 87 (M 87)
-
Масса: 6,5 млрд масс Солнца
-
Расположение: созвездие Девы
Messier 87 или M 87, как и NGC 4889 – это сверхгигантская эллиптическая галактика, расположенная в созвездии Девы. В её центре находится единственная СМЧД, которая когда-либо была запечатлена на снимках.
В 2019 году было опубликовано первое в истории изображение этой сверхмассивной чёрной дыры, полученное с помощью данных, собранных Телескопом горизонт событий (Event Horizon Telescope). Эти же данные позволили оценить размер в 6,5 млрд солнечных масс.
СМЧД в галактическом центре является основным компонентом активных галактических ядер (АГЯ), присутствующим в галактике. Чёрная дыра окружена вращающимся диском ионизированного газа, перпендикулярным релятивистской струе – узкому потоку плазмы, выбрасываемому вблизи центра.
Сама релятивистская струя простирается более чем на 5 тыс. световых лет в поперечнике. Это расстояние от Земли до центра молекулярных облаков Ориона. Относительная близость M 87 и чёткий вид СМЧД крайне важны для изучения динамики и эволюции чёрных дыр. Кроме того, в галактике есть АГЯ, что делает её интересной для изучения эволюции галактик.
Окружающая галактику межзвёздная среда обогащена элементами от эволюционировавших звёзд. Согласно данным наблюдений, внешняя структура формируется под влиянием взаимодействия с соседними галактиками.
Теоретический предел СМЧД
Вы могли заметить, в этой подборке, кроме Phoenix A (Феникс А), все сверхмассивные чёрные дыры имеют массу менее 100 млрд масс Солнца, на что есть причина.
Существует теоретический верхний предел массы, которую может иметь чёрная дыра (ЧД), основанный на радиационных эффектах, способных замедлить рост чёрных дыр и звездообразование в среде их аккреционного диска, который также регулирует рост ЧД.
Согласно теоретическим моделям, максимальный предел СМЧД составляет до 270 млрд масс Солнца, исходя из возраста Вселенной и количества материи в ней. Это подчёркивает сложную динамику формирования, эволюции чёрных дыр и то, как трудно оценить их массу в плотных и сложных средах, как скопления галактик.
Поделись видео: