Объекты вселенной: какие объекты во Вселенной самые большие и где они находятся

Пять самых выдающихся астрономических объектов во Вселенной

Рассказываем про самые впечатляющие космические объекты: от вращающейся на ¹⁄₄ скорости света звезды до суперлегких планет

Самая старая и далекая галактика: GLASS-z13

Телескоп «Джеймс Уэбб» должен сыграть ключевую роль в будущем астрономии. Уже в первый месяц своей работы он превзошел все ожидания. Благодаря мощной позолоченной системе из 18 шестиугольных зеркал телескоп может заглянуть дальше во Вселенную, чем любой из его предшественников. На глубоком заднем плане одного из его первых снимков находилась неприметная красная точка. Однако после детального анализа оказалось, что это одна из самых далеких, а значит, и самых старых галактик, которые когда-либо наблюдались.

Фото: NASA/CSA/ESA/STScI

«Джеймс Уэбб» показал GLASS-z13 в том виде, в котором она существовала около 13,5 млрд лет назад, когда возраст Вселенной составлял не более 350 млн лет. Это делает галактику примерно на 100 млн лет старше, чем GN-z11 — предыдущая старейшая галактика из когда-либо замеченных астрономами.

Самый горячий объект в космосе: квазар 3 °C 273

В центре многих молодых галактик находятся одни из самых ярких объектов во Вселенной: квазары. Они выделяют так много энергии, что часто светят в 100 раз ярче, чем все звезды в их галактике вместе взятые. Из-за того, что они находятся очень далеко от Земли, мы видим их такими, какими они были в ранние периоды формирования Вселенной.

Первый квазар, который был окончательно идентифицирован, 3 °C 273, расположенный примерно в 2,5 млрд световых лет от Земли, остается самым горячим из всех обнаруженных. Исследование 2016 года показало, что температура в его центре может превышать 10 трлн градусов. Для сравнения, температура поверхности Солнца — 5 505°C. Если бы квазар 3 °C 273 внезапно оказался на расстоянии Плутона от нас, то это превратило бы все океаны Земли в пар за 20 миллисекунд.

Самая холодная область космоса: туманность Бумеранг

Реликтовое изучение — это остаток теплового излучения, которое возникло из-за Большого взрыва. Оно все еще почти равномерно заполняет Вселенную. Из-за него температура космоса редко опускается ниже -270^оС. Однако существуют исключения.

На расстоянии около 5 тыс. световых лет от Земли находится молодая планетарная туманность Бумеранг. В 1995 году астрономы обнаружили, что в этой области космоса температура составляет всего 1 К, то есть почти -272,15 ^оС. Абсолютный ноль (0 К или -273,15 ^оС) — это гипотетическая самая низкая возможная температура, при которой прекращается вся молекулярная и атомная активность.

Туманность Бумеранг состоит из газа, который выбрасывает умирающая звезда в ее центре. Научный консенсус заключается в том, что ветры, достигающие скорости 500 тыс. км/ч, носят его по кругу, за счет чего формируется такая рекордно низкая температура.

Самая быстро вращающаяся звезда: PSR J1748-2446ad

PSR J1748-2446ad — это мертвая звезда, расположенная на расстоянии около 18 тыс. световых лет от Земли. На экваторе ее поверхность вращается со скоростью около 250 млн км/ч. Это примерно 24% от скорости света.

Как и все нейтронные звезды, PSR J1748-2446ad образовалась, когда крупная звезда исчерпала свой ядерный запас и перестала противостоять гравитации. Когда подобное небесное тело умирает, его ядро сжимается от размеров Солнца до объекта примерно с город. С одной стороны, это создает богатую нейтронами форму материи, настолько плотную, что всего лишь столовая ложка весит 1 млрд т. С другой — заставляет некоторые звезды, в том числе PSR J1748-2446ad, вращаться с невероятной скоростью.

Самые легкие планеты: суперпаффы Kepler-51

Суперпаффы — это планеты, масса которых может быть равна массе Земли или немного превышать ее, однако их плотность очень низкая из-за того, что их атмосферы сильно раздуваются из-за газа. Суперпаффы Kepler-51b, Kepler-51c и Kepler-51d — наименее плотные планеты из всех открытых до сих пор. Они похожи на шарики сахарной ваты размером с Юпитер. Более того, все они вращаются вокруг одной звезды: Kepler-51.

Джессика Робертс, исследовательница из университета штата Пенсильвания, объясняет: «Суперпаффы невероятно редки — во Вселенной их меньше 20, поэтому Kepler-51 — уникальная система, ведь в ней находятся три таких планеты». Она объясняет, что суперпаффы могут быть такими раздутыми из-за молодости системы Kepler-51. Кроме того, играет роль тот факт, что сама звезда еще достаточно активна. Ученая подчеркивает: «У молодых планет, как правило, более горячие внутренние части, так как они недавно сформировались. Они могут раздуть атмосферу и сделать ее более крупной. Постепенно с течением времени планеты Kepler-51 будут сжиматься».

10 необычных объектов вселенной — Интересное в сети! — LiveJournal

Цитируя покойного Дугласа Адамса (автора серии книг «Автостопом по галактике»): «Космос велик. Вы просто не поверите, насколько он огромен, невероятно велик. Вы можете подумать, что вам долго идти от дома до аптеки, но этот путь – просто маленький орешек по сравнению с космосом». Сложно подобрать более верные слова, поскольку вселенная настолько велика, что она непостижима даже для самых знающих и непредубежденных людей. Имея диаметр более 93 миллиардов световых лет, многие очень большие объекты до сих пор прячутся в космосе, ожидая, когда же их обнаружат.

В этом списке мы собрали самые массивные и причудливые объекты, найденные во вселенной. Многие из них на самом деле представляют собой совокупность объектов, соединенных огромной силой гравитации. Космос невероятно велик, а свет движется со скоростью 300 тысяч километров в секунду, что складывается в 9 461 000 000 000 км каждый год. Так что при такой скорости потребуется более 4 лет путешествия на максимальной скорости, чтобы достичь трех звезд Альфа Центавры, ближайших небесных соседей Солнца. Наша галактика, Млечный Путь, настолько длинна, что свет путешествует 100 000 лет, прежде чем пройти ее насквозь и выйти на другую сторону.

Мы надеемся, что вам понравится это короткое путешествие в великое будущее.

10. Swift J1357.2

Мы начнем этот список с самой близкой структуры, найденной с Земли (и единственной фактически расположенной в нашей галактике), формально известной как Swift J1357.2. Она расположена почти в 5000 световых годах от Земли в созвездии Девы. Сама структура является одной из наименее понятых из этого списка, но физики полагают, что она основана на двойной системе, содержащей звезду и черную дыру. Звезда-компаньон в системе совершает полный оборот вокруг центра масс в кратчайший из известных на данный момент орбитальный период, всего за 2,8 часа.

Вопреки распространенному мнению, черные дыры не являются космическими пылесосами, откачивающими весь материал, до которого могут дотянуться. На самом деле черные дыры поглощают только вещество, которое находится слишком близко к ним (попадая в так называемый «горизонт событий», который в основном является границей, из-за которой ничто, даже свет, не может вырваться). Гравитационные возмущения могут быть катализатором, заставляя объект (или совокупность материи) на устойчивой орбите поблизости от черной дыры отклониться от курса, посылая его по спирали внутрь. Довольно часто черная дыра вытягивает из соседнего небесного больше вещества, чем может поглотить. Это вещество накапливается и образует нечто, называемое аккреционным диском.

Структура, известная как Swift J1357.2, вероятно, похожа по конструкции на одну из подобных систем. В отличие от более привычных аналогов, этот конкретный объект сформировался во внешнем слое аккреционного диска и ведет себя как волна (движущаяся во внешнем вертикальном направлении вместо горизонтального), что приводит к систематическому «затемнению» звезды-спутника каждые несколько секунд.

9. Объект Ханни

В верхней части представленной иллюстрации изображена IC 297, спиральная галактика, расположенная примерно в 650 миллионах световых лет от Земли в созвездии Малого Льва.

Расположенный прямо под галактикой (а на самом деле отделенный от нее тысячами световых лет) объект Ханни – одна из самых странных структур в мире. И это говорит о многом, учитывая то, как много ранее непостижимых вещей уже изучено. Помимо того, что она крайне необычна, структура также очень массивна. Ее диаметр превышает диаметр Млечного Пути (более 100 000 световых лет).

Наиболее вероятным источником этой структуры является уже не активный квазар, когда-то расположенный в центральном ядре IC 297. Когда-то, в далеком прошлом, квазар выплюнул вещество, которое скручивалось в нити, составляющие эту уникальную структуру.

8. Сверхскопление часов

Эта гигантская структура, содержащая более 350 000 отдельных галактик (30 000 больших галактик, 5000 групп галактик с более чем 300 000 галактик-карликов), расположена на расстоянии около 700 миллионов световых лет от Земли. По крайней мере, самая близкая ее часть. Этот объект настолько велик, что ученые не совсем уверены, где находится его самый дальний конец, но, как полагают, на расстоянии не менее 1,2 миллиарда световых лет от нас. А в общей сложности его диаметр – более 550 миллионов световых лет.

В состав сверхскопления часов входит Abell 3266, один из самых массивных регионов нашей локальной вселенной. Между прочим, огромное облако газа, протянувшееся более чем на 5 миллионов световых лет, быстро приближается к скоплению, что возродит эпоху звездообразования для галактик, на которые будет оказано воздействие.

7. Новообретенный блоб

Мало того, что новообретенный блоб является одной из крупнейших структур во вселенной, а также одной из самых старых и самых отдаленных, какое-то время он считался самым большим, пока не появилась современная астрономия, когда мы начали создавать более мощные телескопы.

Новообретенный блоб состоит из больших облаков газа с несколькими галактиками внутри, которые называются «Lyman Alpha Blobs». Этот конкретный, самый большой известный блоб, расположен на расстоянии около 11 миллиардов световых лет от Земли, простираясь более чем на 200 миллионов световых лет. Размер отдельных облаков составляет 400 000 световых лет, что в ЧЕТЫРЕ раза больше, чем наша галактика!

Его огромный размер, по сути, означает, что этот блоб появился всего через 2 миллиарда лет после Большого взрыва. Принимая во внимание ускоряющееся расширение Вселенной, можно с уверенностью сказать, что сгусток теперь намного, намного дальше от того места, в котором он находился, когда свет впервые покинул его и начал свое путешествие через пространство, чтобы достичь нашей планеты.

6. Великий аттрактор

Разве можно составить какой-нибудь список о космических объектах без единой загадки?

Когда астрономы наблюдали за одним из ближайших к нам сверхскоплений, Скоплением Наугольника (расположенным на расстоянии около 220 миллионов световых лет), они заметили что-то странное и откровенно сбивающее с толку. Нечто, которое было названо «великим аттрактором», гравитационно притягивает галактики, расположенные в этом регионе, тянет их к себе со скоростью, превышающей 320 000 км в час.

Масса, необходимая для того, чтобы структура оказывала необходимое влияние на галактики, огромна, что заставляет некоторых астрономов полагать, что виновата темная энергия, сила, движущая расширением Вселенной. Если нет, это может означать, что нам не хватает ключевых компонентов, необходимых для определения поведения гравитации в макромасштабе.

5. Великая стена Слоуна

Глядя на вселенную в целом, мы видим, что многие галактики (каждая из которых, как правило, содержит миллиарды звезд) имеют тенденцию слипаться, образуя скопления галактик. Эти скопления, в свою очередь, разделены потрясающе большими пустотами. Одно из самых массивных называется Великой стеной Слоуна. Эта структура имеет длину более 1,38 миллиарда световых лет и расположена примерно на расстоянии одного миллиарда световых лет от Земли. Длина особенно впечатляет, поскольку она составляет почти 1/60 (или около 5%) диаметра наблюдаемой вселенной (той части, которую действительно можно изучить; на самом деле она намного больше).

Еще более интересным является тот факт, что этот регион противоречит самой основе современной космологии, которая опирается на возраст вселенной всего 13,7 миллиардов лет. Многие известные физики считают, что для создания такой огромной структуры должно было потребоваться от 100 до 150 миллиардов лет.

4. Сверхпустота Эридана

Большинство из нас, вероятно, считают космос пустым. По большей части это так. Более 99% вселенной пусты. Мы сейчас говорим не о пустоте внутри самой материи (атомы вещества состоят в основном из пустого пространства). Однако с открытием квантовой физики мы знаем, что даже пустое пространство не является действительно пустым, но содержит незначительное количество газа, энергии и виртуальных частиц, которые появляются и исчезают.

Поэтому все еще довольно удивительно найти области пространства, которые почти полностью лишены всех видов материи, включая звезды, планеты, галактики, скопления, межзвездные материалы и даже саму темную материю (таинственное вещество, которое мы не можем видеть непосредственно, но знаем, что оно составляет большую часть общей массы вселенной). Самая большая из этих пустот найдена в созвездии Эридана.

Она простирается на площади пространства, равной одному миллиарду световых лет. Многие физики выдвинули несколько очень интересных теорий о происхождении этой пустоты. Одна из них гласит, что пустота – это отпечаток параллельной вселенной, с которой было столкновение в далеком прошлом. Другая говорит, что регион может быть домом для черной дыры во вселенной.

3. Большая группа квазаров

Далее мы подходим к LQG (Large Quasar Group), самой массивной структуре в известной вселенной. Эта область пространства имеет более миллиарда световых лет в поперечнике и содержит более 73 активных квазаров (обычно квазары можно обнаружить вокруг активных черных дыр. Некоторые из них способны излучать больше света и энергии в простые моменты, чем все звезды в наша галактика вместе взятые!) в нескольких галактиках. Эта относительно новая находка не только ошеломительно велика, но и бросает вызов некоторым глубоко укоренившимся убеждениям, прежде всего тому, что мы называем «космологическим принципом». Он говорит о том, что независимо от того, куда мы смотрим, вселенная должна быть однородной на макроуровне (или, проще говоря, она должна выглядеть везде одинаково).

Очевидно, что что-то такое большое (и непревзойденное по размеру) проблематично объяснить с точки зрения космологического принципа. Это не первая и не последняя находка, которая доказывает, что мы знаем гораздо меньше, чем думаем.

2. Наблюдаемая вселенная

Теперь мы попадаем в суперклассную, трудную для понимания часть нашего списка. Вселенная в основном делится на две части. Для начала у нас есть наблюдаемая вселенная, а затем – фактическая вселенная. И то и другое квалифицируется как структура, так как вы можете ясно видеть взаимосвязь нитей и пустот.

Законы физики существенно ограничивают нас в том, что мы знаем о вселенной. Как нам известно, свет движется с постоянной скоростью, путешествуя в космическом вакууме. Поэтому мы не можем видеть свет от какого-либо объекта, находящегося за «световым горизонтом». До нас долетает свет от объектов, находящихся достаточно близко в космосе. Эта область имеет радиус 13,7 млрд. световых лет (возраст вселенной). В то время как площадь равна ошеломляющим 93 миллиардам световых лет. Это возможно потому, что после Большого взрыва, когда вселенная составляла лишь долю секунды, она начала расширяться очень и очень быстрыми темпами. Это расширение продолжается и по сей день, хотя и намного медленнее.

Подводя итог, скажем, что наблюдаемая вселенная содержит приблизительно 10 миллионов сверхскоплений, некоторые из которых мы обсуждали сегодня, 350 миллиардов больших галактик, таких как Млечный Путь, 25 миллиардов галактических групп, 7 триллионов карликовых (или спутниковых) галактик с триллионами звезд. И это приводит нас к последнему пункту нашего списка.

1. Умозрительная вселенная

Во-первых, мы должны подчеркнуть, что мы действительно понятия не имеем, насколько велика в реальности вселенная. Многие физики считают, что наша вселенная на самом деле бесконечна по размеру (даже не будем углубляться в возможность того, что наша вселенная является частью мультивселенной с потенциально бесконечным числом вселенных), но истинность вопроса зависит от общей формы пространство-время. Несмотря на это, умозрительная вселенная имеет диаметр не менее 14 триллионов световых лет. Попробуйте умножить оценочное количество звезд в каждой галактике на количество оцененных галактик во вселенной, и вы получите приблизительное количество звезд, которые МОЖЕТ содержать вселенная. Давайте рассмотрим это в перспективе, в этом сценарии:

Каждый атом состоит в основном из пустого пространства (около 99%) с одним очень маленьким ядром. Так вот, соотношение между умозрительной вселенной и наблюдаемой может быть в десять миллиардов раз больше, чем между атомом и его ядром.

Хотите знать, что самое удивительное? В связи с расширением Вселенной в далеком будущем наступит момент, когда наблюдаемая часть Вселенной начнет сокращаться, прежде чем замерзнуть и исчезнуть из нашей видимости навсегда. Любой свет, излучаемый галактиками за пределами этого так называемого «светового горизонта», будет слишком далеко и слишком быстрым, чтобы когда-либо достичь нас.

Несмотря на то, что вселенная растет, она в конечном итоге сократится. По крайней мере, так будет казаться живым наблюдателям. Ночное небо будет темным, безликим и лишенным всех определяющих его черт. Но волноваться, впрочем, об этом не стоит. Задолго до этого наше солнце превратится в красного гиганта, поглотившего нашу планету и всех, кому не повезет жить здесь.
©

Tags: Космос, Познавательно, Топ-10

Представь Вселенную!

• Расширенный
• Базовый

Художественная концепция центральной области активной галактики. (Источник: НАСА/Лаборатория концептуальных изображений Центра космических полетов имени Годдарда)

Активные галактики — это галактики с небольшим эмиссионным ядром, встроенным в центр типичной галактики. Это ядро ​​обычно очень изменчиво и очень ярко по сравнению с остальной частью галактики.

Для обычных галактик мы думаем об общей энергии, которую они излучают, как о сумме излучения каждой звезды, обнаруженной в галактике, но в активных галактиках это неверно. В активных галактиках излучается намного больше энергии, чем должно быть, и эта избыточная энергия обнаруживается в инфракрасном, радио, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах электромагнитного спектра. Энергия, излучаемая активной галактикой, сокращенно AGN, совсем ненормальна. Так что же происходит в этих галактиках, чтобы произвести такой энергетический выход?

Большинство, если не все, нормальные галактики имеют в центре сверхмассивную черную дыру. В активной галактике ее сверхмассивная черная дыра аккрецирует материал из плотной центральной области галактики. Когда материал падает на черную дыру, угловой момент заставит его закручиваться по спирали и формировать диск. Этот диск, называемый аккреционным диском, нагревается из-за действующих сил гравитации и трения.

На этой иллюстрации показаны различные особенности активного галактического ядра (АЯГ). Чрезвычайная яркость АЯГ обусловлена ​​аккрецией сверхмассивной черной дыры. У некоторых AGN есть струи, а у других нет. (Источник: Аврора Симоннет, Государственный университет Сономы)

Модели активных галактик также включают область холодного газа и пыли, которая, как считается, имеет форму гигантского бублика с черной дырой и аккреционным диском, расположенными в отверстии бублика. Примерно в одном из десяти АЯГ черная дыра и аккреционный диск производят узкие пучки энергичных частиц и выбрасывают их наружу в противоположных направлениях от диска. Эти струи, возникающие почти со скоростью света, становятся мощным источником излучения радиоволн.

Свойства активной галактики определяются массой черной дыры, скоростью аккреции на черную дыру, наличием у нее мощного джета и углом, под которым мы рассматриваем галактику. Радиогалактики, квазары и блазары представляют собой АЯГ с сильными джетами, которые могут распространяться в большие области межгалактического пространства. Некоторые очевидные различия между типами AGN связаны с нашей разной ориентацией по отношению к диску. С блазарами и квазарами мы смотрим вниз по джету.

Активные галактики интенсивно изучаются на всех длинах волн. Поскольку они могут изменять свое поведение в короткие промежутки времени, полезно изучать их одновременно при всех энергиях. Рентгеновские и гамма-наблюдения оказались важными частями этого многоволнового подхода, поскольку многие высокоэнергетические квазары излучают большую часть своей мощности при таких энергиях. Рентгеновские лучи в AGN исходят очень близко от черной дыры, поэтому рентгеновские исследования могут дать ученым уникальную информацию о физических процессах, происходящих в центральном двигателе. Кроме того, одни только гамма-наблюдения могут предоставить ценную информацию о природе ускорения частиц в джете квазара и понять, как частицы взаимодействуют с окружающей средой.

На левом изображении показан составной оптический и радиовид с земли эллиптической галактики NGC 4261. На снимке в видимом свете (белом) галактика выглядит как нечеткий диск из сотен миллиардов звезд. Радиоизображение (оранжевое) показывает пару противоположных струй, исходящих из ядра и простирающихся на расстояние 88 000 световых лет.

На изображении справа показано изображение ядра NGC 4261, полученное космическим телескопом Хаббла. Гигантский диск из холодного газа и пыли имеет диаметр около 300 световых лет и может подпитывать возможную черную дыру в ядре галактики. Диск наклонен достаточно (около 60 градусов), чтобы дать астрономам четкое представление о его ярком центре, в котором предположительно находится черная дыра. (Источник: NRAO, Калифорнийский технологический институт, Уолтер Яффе/Лейденская обсерватория, Холланд Форд/JHU/STScI и НАСА)

Текст обновлен: декабрь 2016 г.

Дополнительные ссылки

• Опросите меня по этой теме!
• Классный факт на эту тему!
• Попробуйте это!
• Часто задаваемые вопросы о галактиках.
• Часто задаваемые вопросы о квазарах и активных галактиках.
• Продвинутый уровень Статья на эту тему.
• Дайте мне дополнительные ресурсы!

Похожие темы

• Черные дыры
• вышедших на пенсию квазара продолжают генерировать самые быстрые и самые энергетические космические лучи

Для преподавателей

• Стандарты NCTM и NSES
• Буклет о черных дырах
• Буклет «Скрытые жизни галактик»
• Покажите мне похожие планы уроков

Представь Вселенную!

Моделирование окружения и падения горячего газа в черную дыру.
(Источник: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА/Дж. Шнитман, Дж. Кролик (JHU) и С. Ноубл (RIT)) поверхность. Но как это происходит?

Концепцию черной дыры можно понять, если подумать о том, как быстро что-то должно двигаться, чтобы избежать гравитации другого объекта это называется скоростью убегания. Формально скорость убегания — это скорость, которую должен достичь объект, чтобы «освободиться» от гравитационного притяжения другого тела.

На скорость убегания влияют две вещи: масса объекта и расстояние до центра этого объекта. Например, ракета должна разогнаться до 11,2 км/с, чтобы избежать земного притяжения. Если бы вместо этого эта ракета находилась на планете с такой же массой, как Земля, но вдвое меньше в диаметре, скорость убегания составила бы 15,8 км/с. Несмотря на то, что масса такая же, скорость убегания больше, потому что объект меньше (и более плотный).

Что, если бы мы сделали размер объекта еще меньше? Если бы мы сжали массу Земли в сферу радиусом 9 мм, скорость убегания была бы равна скорости света. Чуть-чуть меньше, а скорость убегания больше скорости света. Но скорость света — это предел космической скорости, поэтому было бы невозможно убежать от этой крошечной сферы, если бы вы подошли достаточно близко.

Радиус, на котором масса имеет скорость убегания, равную скорости света, называется радиусом Шварцшильда. Любой объект, который меньше его радиуса Шварцшильда, является черной дырой , другими словами, все, что имеет скорость убегания, превышающую скорость света, является черной дырой. Для чего-то массу нашего солнца нужно было бы втиснуть в объем радиусом около 3 км.

Черная дыра состоит из двух основных частей. Сингулярность находится в центре и там, где находится масса. Горизонт событий — это граница, которая отмечает, где скорость убегания от массы равна скорости света.
(Фото: NASA, Imagine the Universe)

Структура черной дыры

Черная дыра состоит из двух основных частей: сингулярности и горизонта событий.

Горизонт событий — это «точка невозврата» вокруг черной дыры. Это не физическая поверхность, а сфера, окружающая черную дыру, которая отмечает место, где скорость убегания равна скорости света. Его радиус — это упомянутый ранее радиус Шварцшильда.

Одна вещь о горизонте событий: как только материя окажется внутри него, эта материя упадет в центр. При такой сильной гравитации материя сжимается до точки — крошечного, крошечного объема с безумно большой плотностью. Эта точка называется сингулярностью. Он исчезающе мал, поэтому его плотность практически бесконечна. Вполне вероятно, что законы физики нарушаются в сингулярности. Ученые активно занимаются исследованиями, чтобы лучше понять, что происходит в этих сингулярностях, а также как разработать полную теорию, которая лучше описывает то, что происходит в центре черной дыры.

Увидеть невидимое

Если свет не может покинуть черную дыру, как мы можем увидеть черные дыры?

Астрономы не видят черных дыр напрямую. Вместо этого астрономы наблюдают присутствие черной дыры по ее влиянию на окружающую среду. Черную дыру, находящуюся в центре нашей галактики, было бы очень трудно обнаружить.

Представьте, что однажды ночью вы пришли домой и обнаружили беспорядок на кухне. Вы знаете, что она была чистой, когда вы уходили, но теперь в раковине грязная посуда, а на прилавке разбросаны крошки. Из улик вы знаете, что кто-то пользовался кухней, пока вас не было на самом деле, вы даже можете сказать, что они сделали бутерброд и чипсы из-за крошек, которые вы видите на прилавке. Возможно, вы даже сможете определить, кто из вашей семьи был на кухне, по тому, какие чипсы у них были или что они положили на свой бутерброд. Вы никогда не видели этого человека на кухне, но его влияние на кухню было очевидным.

Изучение черных дыр во многом зависит от косвенного обнаружения. Астрономы не могут наблюдать черные дыры напрямую, но видят поведение других объектов, которое можно объяснить только присутствием поблизости очень большого и плотного объекта. Эффекты могут включать в себя втягивание материалов в черную дыру, аккреционные диски, формирующиеся вокруг черной дыры, или звезды, вращающиеся вокруг массивного, но невидимого объекта.

Визуализация этого художника иллюстрирует новые данные о звезде, разорванной черной дырой. Когда звезда подходит слишком близко к черной дыре, сильные приливные силы разрывают звезду на части.
Авторы и права: NASA GSFC/CI Lab

Типы черных дыр

Традиционно астрономы говорили о двух основных классах черных дыр — с массой примерно в 5-20 раз больше солнечной, которые называются звездными. -массивные черные дыры, а также те, масса которых в миллионы и миллиарды раз больше солнечной, называются сверхмассивными черными дырами. Как насчет разрыва между звездной массой и сверхмассивными черными дырами? В течение долгого времени астрономы предлагали третий класс, называемый черными дырами промежуточной массы, но только в последнее десятилетие или около того они начали находить возможные доказательства существования этого класса черных дыр.

Черные дыры звездной массы образуются, когда у массивной звезды заканчивается топливо и она коллапсирует. Их можно найти разбросанными по всей галактике, в тех же местах, где мы находим звезды, поскольку они начали свою жизнь как звезды. Некоторые черные дыры звездной массы начали свою жизнь как часть двойной звездной системы, и то, как черная дыра влияет на своего компаньона и окружающую среду, может дать астрономам ключ к разгадке их присутствия.

Сверхмассивные черные дыры находятся в центре почти каждой крупной галактики. То, как именно образуются сверхмассивные черные дыры, является активной областью исследований астрономов. Недавние исследования показали, что размер черной дыры коррелирует с размером галактики, так что должна быть какая-то связь между образованием черной дыры и галактики.

Имея лишь несколько кандидатов в промежуточные черные дыры, астрономы только начинают их детальное изучение. Эти исследования осложняются тем, что многие объекты, которые изначально выглядели как кандидаты в сильные промежуточные черные дыры, могут быть объяснены другими способами. Например, существует класс объектов, называемых ультраяркими источниками рентгеновского излучения (ULX). Эти объекты излучают больше рентгеновского света, чем известные звездные процессы.