Астрономы обнаружили одну из самых массивных черных дыр в истории — ее масса в 36 миллиардов раз превышает массу Солнца. Она находится в центре древней галактики, расположенной примерно в 5 миллиардах световых лет от Земли, и демонстрирует редкое астрономическое явление — кольцо Эйнштейна, яркое световое искажение, вызванное гравитацией. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Эта черная дыра «спит»: она не излучает свет и не поглощает активно материю, как это делают обычные квазары. Тем не менее, ее колоссальная гравитация искажает пространство-время настолько, что преломляет свет от более далекой фоновой галактики, создавая эффект гравитационной линзы.
«Это открытие было сделано для „спящей“ черной дыры… его обнаружение основывалось исключительно на его гравитационном влиянии», — объяснил Карлос Мело из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул (Бразилия), ведущий исследователь работы.
Как нашли невидимого гиганта?
Для обнаружения черной дыры ученые применили два метода:
Кинематика звезд — отслеживание того, как звезды двигаются внутри галактики. Вблизи центра астрономы зафиксировали звезды, движущиеся со скоростью до 400 км/с, что указывает на наличие огромной массы. Гравитационная линза — эффект, когда массивный объект (например, черная дыра) искривляет свет, проходящий мимо, как линза. Свет далекой галактики, проходя мимо Космической Подковы, искажается в светящееся кольцо, позволяя «увидеть» массу объекта, который его искривляет.
«Объединив эти два измерения, мы можем быть полностью уверены в том, что черная дыра реальна. Это одна из 10 самых массивных черных дыр, и, вполне возможно, самая массивная. Благодаря нашему методу мы гораздо более уверены в ее массе, чем обычно бывает в подобных случаях», — говорит профессор Томас Коллетт из Университета Портсмута.
Галактика-монстр и космический эндшпиль
Эта черная дыра расположена в галактике-ископаемом, или «галактическом кладбище». Это название применяют к галактикам, которые возникли в результате слияния множества других галактик. В них уже не формируются новые звезды, а все оставшееся — лишь «остатки» былой активности.
Ученые считают, что такая гигантская масса черной дыры могла возникнуть в результате многократных слияний сверхмассивных черных дыр внутри объединяющихся галактик. Каждое слияние галактик «добавляло» своей центральной черной дыре массу, пока не возник этот колосс.
Это открытие подчеркивает тесную связь между эволюцией галактик и ростом черных дыр. В активные периоды галактики «кормят» свои черные дыры, подавая им газ и звезды. Иногда это приводит к вспышкам энергии — квазарам, которые могут останавливать формирование новых звезд, нагревая или «сдувая» газ в окрестностях.
«Квазары выбрасывают огромное количество энергии в свои галактики, что останавливает конденсацию газовых облаков в новые звезды», — поясняет Коллетт.
В нашей галактике есть что-то подобное?
В центре Млечного Пути тоже есть черная дыра — Стрелец A* — но она относительно скромная: около 4 миллионов солнечных масс. Сейчас она тоже спит, но, как ожидается, может «проснуться», когда Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды примерно через 4,5 миллиарда лет. Это слияние может привести к образованию нового квазара.
Интересно, что команда вообще не искала черную дыру — они изучали распределение темной материи в Космической Подкове, когда заметили гравитационную «подпись» объекта.
Теперь, когда метод доказал свою эффективность, ученые намерены применить его к данным с нового космического телескопа «Евклид», запущенного Европейским космическим агентством. Это открывает путь к обнаружению множества скрытых «молчаливых» черных дыр, ранее недоступных для наблюдения.
Найдена самая ранняя черная дыра во Вселенной
Обнаружена звезда, пережившая встречу с черной дырой
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram