Черные дыры - самые массивные объекты во Вселенной. Некоторые из них весят всего несколько солнечных масс, в то время как другие гораздо больше и мощнее, они управляют самой динамикой своей галактики. Среди этих космических монстров один, кажется, не выдерживает никакой конкуренции. Вот что мы знаем об этой колоссальной черной дыре.
Что такое черная дыра?
Черные дыры образуются, когда очень массивные звезды разрушаются под действием гравитации в конце своей жизни. Когда материал звезды израсходован, а ее внутренний источник энергии исчерпан, гравитация берет верх, и звезда коллапсирует сама на себя. При том количестве материи, которое имеется в наличии, упакованном в очень маленькое пространство, гравитация становится настолько сильной, что прорезает дыру в самой ткани пространства-времени. Окружающая материя втягивается в дыру и бесследно исчезает.
Существует три типа черных дыр: звездные черные дыры, масса которых примерно в 3-100 раз превышает массу Солнца; промежуточные черные дыры, масса которых составляет от 100 до 1 миллиона солнечных масс; и сверхмассивные черные дыры, масса которых превышает 1 миллион солнечных масс. Ученые считают, что последние образовались в результате слияния более мелких звездных черных дыр и скопления массивного газа в центре галактик.
Какова самая большая из известных черных дыр?
Насколько нам известно, самой большой черной дырой, известной на сегодняшний день, является TON 618. Она находится в центре галактики в созвездии Дракона на расстоянии около 10,4 миллиарда световых лет от Земли. По оценкам, масса этого объекта примерно в 66 миллиардов раз больше массы Солнца. Для сравнения, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути под названием Стрелец А* имеет массу примерно в четыре миллиона раз больше массы Солнца.
TON 618 была подробно изучена астрономами с помощью нескольких телескопов, включая обсерватории Хаббл, Чандра, Спитцер и Кек. Эти исследования показали, что TON 618 излучает значительное количество энергии, что делает ее одним из самых ярких квазаров, когда-либо наблюдавшихся. По оценкам, яркость составляет около 140 000 миллиардов Солнц.
Напомним, что квазары являются чрезвычайно яркими астрономическими объектами из-за огромного количества материи, поглощаемой центральной черной дырой. Из-за расстояния, на котором находится TON 618, эти наблюдения дали ученым уникальное окно в условия ранней Вселенной, когда формировались первые крупные галактики.
Как была оценена масса TON 618?
Масса TON 618 была оценена на основе нескольких методов наблюдений. Наиболее распространенным является анализ кинематики звезд и газа в области вокруг черной дыры. Ученые могут измерить скорость звезд и газа, вращающихся вокруг центральной черной дыры, наблюдая за гравитационным воздействием, которое она оказывает на них. Чем больше масса черной дыры, тем выше орбитальные скорости.
Другой метод заключается в измерении яркости источника света, вращающегося вокруг черной дыры. Наблюдая за светом, излучаемым падающим газом в этих объектах, ученые могут оценить количество поглощаемого материала, а значит, и массу черной дыры.
Хотя оценки могут варьироваться в зависимости от используемых методов и неопределенностей, связанных с каждым из них, оценка в 66 миллиардов солнечных масс для сверхмассивной черной дыры TON 618 считается одной из самых надежных на сегодняшний день.
Каков диаметр TON 618?
Обратите внимание, что диаметр черной дыры не является четко определенной физической величиной, поскольку у нее нет твердой поверхности или видимого предела. Диаметр черной дыры определяется ее горизонтом событий, который представляет собой область пространства, где гравитация достаточно сильна, чтобы предотвратить выход любой формы материи или излучения. Размер горизонта событий зависит только от массы черной дыры, но не от ее плотности или формы.
Если предположить, что масса TON 618 составляет около 66 миллиардов солнечных масс, то горизонт событий будет иметь радиус около 2000 АЕ (астрономических единиц, где 1 АЕ - среднее расстояние от Земли до Солнца).
Чтобы увидеть это, обратите внимание, что пояс Койпера - область Солнечной системы за орбитой Нептуна, состоящая из тысяч небольших ледяных тел, — находится на расстоянии от 30 до 50 АЕ от Солнца. Другими словами, если бы Солнечная система вдруг оказалась в пределах горизонта событий TON 618, она была бы неумолимо притянута к черной дыре и в конечном итоге поглощена ею.
Однако важно помнить, что эта оценка основана на теоретических моделях. Поэтому точный размер горизонта событий этого колоссального объекта зависит от точности этих моделей.