Содержание
8 самых больших черных дыр во Вселенной — Согласно их солнечным массам
Самый большой тип черных дыр — так называемые сверхмассивные черные дыры — имеют массы порядка от сотен тысяч до миллиардов масс Солнца. Масса нашего Солнца составляет 1,989 x 10 30 кг, что примерно в 333 000 раз больше массы Земли.
Предполагается, что почти все большие галактики содержат сверхмассивную черную дыру, расположенную в центре галактики. На самом деле существует тесная связь между образованием черной дыры и самой галактикой.
Хотя во вселенной существуют миллионы сверхмассивных черных дыр, невероятно массивные из них редки, и на сегодняшний день идентифицировано лишь малое их количество.
Определить массу большой черной дыры крайне сложно
Чтобы измерить массу сверхмассивных черных дыр, ученые используют различные сложные методы, в том числе доплеровские измерения, отображение реверберации широкой эмиссионной линии, отношение M-сигма и дисперсию скорости.
Массы, полученные из этих методов, часто противоречат друг другу. Поэтому они все еще остаются в области открытых исследований.
Ниже мы собрали несколько самых больших черных дыр с известными массами, измеренными по крайней мере на порядок. Список далеко не полон, но он дает приблизительное представление о том, насколько сложна и обширна наша вселенная.
8. Центральная черная дыра кластера Феникс
Солнечная масса: 2 × 10 10
Кластер Феникса является одним из самых массивных из известных кластеров, большая часть его массы находится в форме темной материи и внутрикластерной среды.
Сверхмассивная черная дыра в центральной галактике скоплений качает энергию в систему. Считается, что он в 20 миллиардов раз массивнее Солнца, а его горизонт должен составлять порядка 118 миллиардов километров в диаметре.
Данные Чандры и различные наблюдения на других длинах волн показали, что эта черная дыра растет быстро со скоростью, в 60 раз превышающей массу Солнца каждый год.
Но так как он уже очень велик, этот показатель не является устойчивым. Рост не может длиться более 100 миллионов лет.
7. NGC 4889
Самая яркая сфера около центра — галактика NGC 4889, в которой находится космический сюрприз | Предоставлено: НАСА.
Солнечная масса: 2. 1 × 10 10
Обнаруженный в 1785 году, NGC 4889 является самой яркой галактикой в северной части скопления комы, расположенной на среднем расстоянии 308 миллионов световых лет от Земли.
В основе NGC 4889 находится одна из самых больших черных дыр, которая нагревает внутрикластерную среду за счет трения, создаваемого падающей пылью и газами. Эта сверхмассивная черная дыра почти в 5200 раз массивнее центральной черной дыры Млечного Пути, и весит около 21 миллиарда солнечных масс.
Горизонт событий черной дыры имеет ширину от 20 до 124 миллиардов километров, что эквивалентно диаметру орбиты Плутона от 2 до 12 раз.
В настоящее время он дремлет, и вокруг него, кажется, остаются стабильные звезды.
Тем не менее космический телескоп Хаббла обнаружил ионизированную среду вокруг сверхмассивной черной дыры, предполагая, что NGC 4889, возможно, был квазаром миллиарды лет назад.
Квазар — чрезвычайно яркое активное галактическое ядро, в котором сверхмассивная черная дыра окружена газообразным аккреционным диском. Он так сильно затягивает пыль и газ, что нагревает вещество до миллионов градусов, что приводит к огромным выбросам энергии.
6. APM 08279 + 5255
Солнечная масса: 2. 3 × 10 10
В 2002 году наблюдения Чандры показали, что высокоскоростные ветры уносят газы (до 40% скорости света) из сверхмассивной черной дыры, питающей квазар APM 08279 + 5255.
Квазар расположен в созвездии Рысь и имеет яркость, равную одному квадриллиону, яркости Солнца. Это яркий источник света практически на всех длинах волн, и он стал одним из наиболее исследованных отдаленных объектов.
Сверхмассивная черная дыра, питающая APM 08279 + 5255, весит 23 миллиарда солнечных масс (измеряется по скоростям молекулярного диска).
Однако другой метод измерения, называемый реверберационным картированием, показывает, что черная дыра весит 10 миллиардов солнечных масс — огромная разница между обоими методами измерения.
Двойное изображение квазара вызвано гравитационным линзированием (изгибанием его света галактикой, попавшей в него). Этот эффект также усиливает свет квазара в 100 раз, что позволяет углубленно изучить его характеристики, даже если он находится на расстоянии 12 миллиардов световых лет.
В последнее десятилетие исследователи также обнаружили, что APM 08279 + 5255 имеет достаточно воды, чтобы заполнить океаны Земли более чем в 100 триллионов раз.
5. NGC 6166
Солнечная масса: 3 × 10 10
NGC 6166 — одна из самых ярких эллиптических галактик [с точки зрения рентгеновского излучения], расположенная на расстоянии 490 миллионов световых лет в созвездии Геркулеса. Около 39 000 шаровых скоплений вращаются вокруг галактики, что указывает на то, что гало NGC 6166 плавно смешивается с внутрикластерной средой.
В центре галактики есть сверхмассивная черная дыра, масса которой в 30 миллиардов раз больше массы Солнца. Ежегодно он поглощает около 200 солнечных масс газа, создавая большие релятивистские струи.
Ученые предположили, что центр галактики может также содержать несколько звезд O-типа; редкие сине-белые звезды с температурой более 30000 кельвинов.
4. h2821 + 643
Солнечная масса: 3 × 10 10
Сильно светящийся квазар, h2821 + 643, расположен в гигантском кластере с сильным охлаждающим потоком в созвездии Драко.
В 2014 году исследователи обнаружили h2821 + 643 как одну из самых массивных черных дыр и точно рассчитали ее массу, которая эквивалентна 30 миллиардам солнечных масс. Горизонт событий черной дыры имеет ширину 1150 а.е. (1 астрономическая единица равна примерно 150 миллионам километров), а его средняя плотность составляет 22 грамма на метр куба, что меньше, чем воздух на Земле.
Исследователи также обнаружили, что внутрикластерная среда вокруг квазара существенно отличается от других крупных скоплений галактик — энтропия и температура значительно ниже и имеют гораздо более крутые градиенты.
Недавно детальный анализ квазара доказал, что наша вселенная заполнена огромными количествами ионизированного водорода, сопровождаемого ионизированным кислородом.
3. IC 1101
Солнечная масса: (4-10) × 10 10
IC 1101, одна из самых больших и ярких галактик во вселенной, содержит в своем центре сверхмассивную черную дыру, масса которой в 40-100 миллиардов раз превышает массу Солнца.
Это эллиптическая галактика, расположенная на расстоянии 1,04 миллиарда световых лет от Земли. Галактика имеет массу около 100 триллионов звезд и простирается на 2 миллиона световых лет от ее ядра.
Как и другие массивные галактики, IC 1101 содержит большое количество богатых металлами звезд, некоторым из которых 11 миллиардов лет, и они имеют золотисто-желтый цвет.
2. S5 0014 + 81
Солнечная масса: 4 × 10 10
S5 0014 + 81 относится к наиболее энергичному типу активных ядер галактик — это блазар, расположенный вблизи области высокого склонения созвездия Цефея, на расстоянии около 12,07 миллиардов световых лет от Земли.
Это 6-й самый яркий квазар, известный на сегодняшний день, с яркостью более 10 41 Вт. Чтобы поместить это в перспективу, это в 25 000 раз ярче, чем все звезды в галактике Млечный Путь вместе взятых.
Центральная черная дыра блазара чрезвычайно жестока — она поглощает огромное количество материалов (более 4000 солнечных масс вещества) каждый год.
В 2009 году данные, полученные из Обсерватории Нила Герилса Свифта, позволили ученым рассчитать массу центральной черной дыры. Они обнаружили, что он в 40 миллиардов раз массивнее нашего Солнца, а его горизонт событий имеет ширину 236,7 миллиарда километров, что эквивалентно 40-кратному радиусу орбиты Плутона.
1. TON 618
Солнечная масса: 6,6 × 10 10
Тон 618 — это гиперлюминиевый квазар, расположенный в 10,37 миллиардах световых лет от Земли. Он содержит самую большую черную дыру [известную человечеству], вес которой в 66 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца.
Впервые он был обнаружен в 1957 году при съемке слабых голубых звезд, которые не лежат на плоскости Млечного Пути.
Более детальное радиообследование, проведенное в 1970 году, определило TON 618 как квазар.
TON 618 считается аккреционным диском чрезвычайно горячего газа, циркулирующего вокруг массивной черной дыры в центре галактики. Это так ярко, что затмевает остальную часть галактики. Фактически, это один из самых ярких объектов во Вселенной со светимостью 4 × 10 40 Вт, что эквивалентно 140 000 миллиардов раз больше Солнца.
Поскольку газ в аккреционном диске движется с очень высокой скоростью (около 7000 км / с), черная дыра создает исключительно сильную гравитационную силу. И горизонт событий такой массивной черной дыры будет 2600 а.е. в диаметре.
Сразу три сверхмассивных черных дыры впервые нашли в центре одной галактики — Наука
ТАСС, 22 ноября. Ученые неожиданно обнаружили в центре галактики NGC 6240 в созвездии Змееносца сразу три сверхмассивных черных дыры, которые попали туда после одновременного столкновения трех небольших галактик. Подобные катаклизмы могли породить необычно крупные черные дыры в первые эпохи жизни Вселенной, пишут ученые в журнале Astronomy & Astrophysics.
«Мы не могли объяснить, как возникли самые крупные современные галактики Вселенной. Если в столкновениях их прародителей участвовало сразу несколько объектов, то тогда крупные галактики и их сверхмассивные черные дыры могли расти очень быстро. Наше открытие — первое свидетельство в пользу этого сценария», — прокомментировал работу один из ее авторов, астрофизик из Геттингенского университета (Германия) Питер Вайльбахер.
Как сейчас считают астрономы, столкновения и слияния галактик происходят фактически постоянно в обозримом космическом пространстве. По текущим оценкам NASA, около четверти видимых галактик уже пережили подобные «космические ДТП» в прошлом. Как недавно выяснили ученые, в их число входит и наша Галактика, Млечный Путь.
В первые эпохи жизни Вселенной подобные катаклизмы могли происходить еще чаще. Это, в частности, объяснило бы то, как самые ранние галактики Вселенной и их сверхмассивные черные дыры смогли достичь огромных размеров за первый миллиард лет существования мироздания.
Сейчас ученые пытаются понять, как протекал процесс их формирования, проводя своеобразную «перепись» сталкивающихся галактик.
Вайльбахер и его коллеги сосредоточили свои усилия на изучении нескольких достаточно редких галактик, в центре которых расположена не одна, а сразу две сверхмассивных черных дыры. Подобные пары черных дыр интересны для астрономов еще и потому, что они испускают гравитационные волны, которые будет изучать строящаяся европейская орбитальная обсерватория LISA.
В число таких галактик входит достаточно близкая к нам и хорошо изученная NGC 6240, которая расположена в созвездии Змееносца на расстоянии в 400 миллионов световых лет от Земли. Первые рентгеновские снимки этого объекта, которые получила орбитальная обсерватория Chandra еще в 2005 году, указали на то, что в ее центре находится две сверхмассивных черных дыры, удаленных друг от друга всего на три тысячи световых лет.
Немецкие астрономы пытались уточнить их положение и расстояние между ними с помощью телескопа VLT, одной из крупнейших наземных обсерваторий мира, которая установлена на вершине горы Параналь в чилийской части пустыни Атакама.
Параллельно они использовали эти замеры для того, чтобы проверить работу спектроскопа MUSE, который подключили к VLT несколько лет назад.
Сначала ученые не ожидали увидеть ничего необычного, однако первые же спектральные данные от MUSE указали на то, что «южная» сверхмассивная черная дыра в центре NGC 6240, которая казалась ученым больше, на самом деле состоит из двух отдельных объектов. Из масса оказалась примерно одинакова — около 70 и 90 миллионов Солнц. Они были удалены друг от друга на очень малое расстояние, примерно 645 световых лет.
Небольшие расстояния между всеми тремя черными дырами, их схожие размеры и некоторые особенности в характере движения звезд вокруг них, как отмечают ученые, говорят о том, что галактики, в которых раньше находились эти космические «тяжеловесы», столкнулись друг с другом фактически одновременно несколько десятков миллионов лет назад.
В прошлом астрономы считали, что крупные галактики растут в результате так называемых «иерархических» слияний, поглощая близлежащих соседок по очереди.
Открытие следов «тройного столкновения» в NGC 6240 говорит о том, что первые галактики Вселенной могли расти иным образом. Это можно будет подтвердить, наблюдая за гравитационными волнами, которые они порождают, или открыв другие «тройки» сверхмассивных черных дыр, отметил Вайльбахер.
Откройте для себя самую большую черную дыру, когда-либо найденную в известной Вселенной
Больше полезного контента:
Вселенная заполнена большими планетами и невероятно массивными звездами. Хотя на эти прекрасные небесные тела приятно смотреть, существуют и другие объекты, которые могут вызвать экзистенциальный ужас. Например, черные дыры — это объекты, невидимые для большинства традиционных методов. Вместо этого мы должны полагаться на воздействие, которое оно оказывает на другие небесные тела, подобно разрыву звезды на части. Сегодня мы собираемся обнаружить самую большую черную дыру, когда-либо найденную в известной Вселенной.
Мы поговорим о том, насколько она велика и насколько близка черная дыра к Земле.
Что такое черные дыры?
Черные дыры часто находятся в центре галактик.
iStock.com/Petrovich9
Прежде чем мы начнем изучать самую большую черную дыру, когда-либо обнаруженную в известной Вселенной, нам нужно знать, что такое черная дыра. За ответом мы идем прямо к экспертам НАСА, которые говорят, что черные дыры — это области в космосе с «гравитационным полем настолько сильным, что ничто, даже свет, не может ускользнуть».
Черные дыры представляют собой невероятно огромное количество материи, упакованное в невероятно маленькую область. НАСА сравнивает это со звездой, в десять раз крупнее Солнца, зажатой в районе, меньшем, чем Нью-Йорк. Поскольку ничто не ускользает от черных дыр, мы не можем наблюдать за ними с помощью имеющихся у нас инструментов, обнаруживающих свет или излучение.
Вместо этого мы можем искать черные дыры только путем изучения того, как они влияют на свет и гравитацию вблизи них. Например, если звезда проходит мимо черной дыры, мы можем увидеть влияние, которое она оказывает на это небесное тело.
Недавнее событие под названием ASASSN-19bt был ответственен за событие приливного разрушения (TDE), которое произошло, когда звезда подошла слишком близко к черной дыре.
По существу, невероятная гравитация черной дыры разорвала звезду, уничтожив ее и превратив звездные обломки в релятивистские струи или сформировав аккреционный диск вокруг черной дыры. Считается, что сверхмассивная черная дыра, вызвавшая это событие, в 6 миллионов раз больше Солнца и находится в центре другой галактики под названием 2MASX J07001137-6602251
. В настоящее время считается, что сверхмассивная черная дыра существует в центр каждой галактики.
Какие типы черных дыр существуют?
Звездные черные дыры меньше, чем сверхмассивные черные дыры.
iStock.com/buradaki
Хотите верьте, хотите нет, но существуют по крайней мере три различных типа черных дыр, и каждый из них формируется по-своему. Взгляните на то, какие типы существуют и как они развиваются.
- Первичные черные дыры , вероятно, образовались сразу после Большого взрыва, и они могут быть размером с один атом, но они имеют большую массу.
- Звездные черные дыры образуются, когда ядро очень-очень большой звезды коллапсирует само на себя, превращаясь в сверхновую.
- Сверхмассивные черные дыры немного загадочны. Ученым известно, что они находятся в центре галактик и что их масса и гравитация зависят от размера галактики, которую они занимают. Кроме того, мы еще не знаем, как образуются сверхмассивные черные дыры. Одна из идей состоит в том, что сверхмассивные черные дыры вырастают из своих малых размеров в большие, поглощая газ и межзвездную пыль или сливаясь с более крупными небесными телами.
Другие теории о том, как создаются черные дыры, включают высокоэнергетические столкновения. Однако никаких доказательств этого обнаружено не было. Эта возможность на короткое время обеспокоила людей во время поисков бозона Хиггса. В процессе использовался Большой адронный коллайдер в ЦЕРН, и люди думали, что он может привести к концу света.
Одно дело знать, как развиваются эти небесные области, но остается один нерешенный вопрос: что происходит внутри черной дыры?
Что происходит внутри черной дыры?
Правда в том, что мы можем только теоретизировать о том, что именно происходит внутри черной дыры.
Однако одна из теорий состоит в том, что все, что попадает в сингулярность черной дыры, сжимается в бесконечно маленькую точку.
Любая материя, попадающая за горизонт событий черной дыры, распадается на субатомные части, а затем попадает в сингулярность. Все, что входит в горизонт событий, изолировано от остального пространства-времени. По крайней мере, это то, что мы думаем, происходит прямо сейчас.
Самая большая черная дыра в известной Вселенной?
Ton 618 — самая большая из известных черных дыр.
Sloan Digital Sky Survey, обсерватория Apache Point, Консорциум астрофизических исследований / Creative Commons — Лицензия
Самая большая черная дыра, когда-либо обнаруженная в известной Вселенной, находится в Тонне 618. Это сверхсветящаяся капля Лайман-альфа, в которой есть черная дыра. который измеряет 6,6 × 10 10 солнечных масс. Его масса примерно в 66 миллиардов раз больше массы Солнца. Эта сверхмассивная черная дыра находится примерно в 18,2 миллиардах световых лет от Земли.
Он расположен где-то между Canes Venatici и Coma Berenices.
Тон 618 считается ядром галактики и известен как один из самых ярких объектов во Вселенной. Нам еще многое предстоит узнать об этом небесном теле. Однако пока мы знаем только то, что здесь, вероятно, находится самая большая из когда-либо найденных черных дыр.
Конечно, мы могли бы найти и более крупные с новым упором на исследование вселенной. Ведь Вселенная большая.
Насколько велика черная дыра в центре Млечного Пути?
Стрелец A* — сверхмассивная черная дыра в Млечном Пути.
EHT Collaboration / Creative Commons — Лицензия
Как мы уже говорили, считается, что сверхмассивные черные дыры существуют в центре каждой галактики. Тот, что в центре нашей галактики, называется Стрелец А*. Эта черная дыра имеет массу около 4,154×10 6 солнечных масс. Это намного меньше, чем самая большая черная дыра, когда-либо обнаруженная в известной Вселенной.
Пожалуй, самое интересное в этой черной дыре не ее размер.
Дело в том, что у нас есть «картинка» этой черной дыры. В мае 2022 года астрономы опубликовали снимок с помощью телескопа «Горизонт событий», на котором был показан аккреционный диск вокруг горизонта событий Стрельца А*. Хотя это не изображение настоящей черной дыры, это изображение доказательства ее существования.
Хотя некоторые люди слышат термин «черная дыра» и воображают, что она поглотит галактику, это не так. Насколько нам известно, черные дыры — это не небесные тела, поглощающие галактики.
На данный момент мы считаем, что Тон 618 является самой большой черной дырой. Тем не менее, могут существовать даже более крупные, которых мы еще не нашли.
Далее…
- Какая самая большая вещь во Вселенной?
- Откройте для себя самую большую звезду в известной Вселенной
Самая большая черная дыра во Вселенной
Черные дыры — самые массивные объекты во Вселенной. Это единственные объекты, чье гравитационное притяжение настолько сильно, что даже свет не может ускользнуть от них.
По отношению к своей массе большинство черных дыр не слишком велики. Некоторые из них в сотни раз тяжелее Солнца, но ненамного больше Солнца. Черная дыра в центре нашей галактики более чем в миллион раз превышает массу Солнца, но ее размер примерно равен нашей Солнечной системе. Причина, по которой черные дыры могут быть такими массивными, но при этом относительно маленькими, заключается в том, что их чрезмерная масса сжимает их в небольшую область пространства. Однако некоторые черные дыры действительно гигантские. Какая самая большая черная дыра во Вселенной?
Рентгеновское изображение скопления галактик Феникс. Изображение предоставлено: NASA
Самая большая из когда-либо обнаруженных черных дыр находится в скоплении галактик Феникс на расстоянии около 8,5 миллиардов световых лет.
Скопление Феникса — одно из наиболее интенсивно изучаемых скоплений галактик в нашей Вселенной. Он содержит до 1000 отдельных галактик, и его галактики также имеют аномально высокую скорость звездообразования. Возможно, самой интересной галактикой в скоплении является центральная галактика под названием Феникс А. Звездообразование в Фениксе А более чем в 700 раз выше, чем в Млечном Пути. В нашей галактике в среднем ежегодно формируется одна звезда. В Фениксе А каждый год образуется 740 звезд. Phoenix A в настоящее время переживает фазу, известную как фаза звездообразования, когда звездообразование происходит с ускоренной скоростью. На самом деле Phoenix A — одна из самых активных галактик, когда-либо обнаруженных.
Звездообразование само по себе не делает Phoenix A интересной целью для исследований.
В центре галактики находится самая большая из когда-либо обнаруженных черных дыр. Оценки ее массы и размера делают эту черную дыру настоящим чудовищем, и она не похожа ни на что в нашей галактике или на любую из галактик в нашем галактическом соседстве. Масса центральной черной дыры оценивается в 100 миллиардов раз больше массы Солнца. Сверхмассивная черная дыра даже массивнее некоторых галактик и составляет около 10% массы всего Млечного Пути. Горизонт событий черной дыры имеет диаметр 590 миллиардов километров, или примерно в 100 раз больше расстояния между Солнцем и Плутоном. Путешествуя со скоростью света, вам потребуется 71 день, чтобы пересечь всю окружность черной дыры. Масса этой черной дыры настолько велика, что она не могла образоваться из звезды. Скорее всего, сверхмассивная черная дыра Phoenix A образовалась в результате столкновения нескольких сверхмассивных черных дыр, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, а это означает, что это может быть одна из старейших черных дыр во Вселенной.