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.
Самая большая чёрная дыра в известной Вселенной / Хабр
Чёрная дыра возникает в результате коллапса сверхмассивной звезды, в ядре которой заканчивается «топливо» для ядерной реакции. По мере сжатия температура ядра повышается, а фотоны с энергией более 511 кэВ, сталкиваясь, образуют электрон-позитронные пары, что приводит к катастрофическому снижению давления и дальнейшему коллапсу звезды под воздействием собственной гравитации.
Астрофизик Этан Сигел (Ethan Siegel) опубликовал статью «Крупнейшая чёрная дыра в известной Вселенной», в которой собрал информацию о массе чёрных дыр в разных галактиках. Просто интересно: где же находится самая массивная из них?
Поскольку наиболее плотные скопления звёзд — в центре галактик, то сейчас практически у каждой галактики в центре находится массивная чёрная дыра, образованная после слияния множества других. Например, в центре Млечного пути есть чёрная дыра массой примерно 0,1% нашей галактики, то есть в 4 млн раз больше массы Солнца.
Определить наличие чёрной дыры очень легко, изучив траекторию движения звёзд, на которые воздействует гравитация невидимого тела.
Но Млечный путь — относительно маленькая галактика, которая никак не может иметь у себя самую большую чёрную дыру. Например, недалеко от нас в скоплении Девы находится гигантская галактика Messier 87 — она примерно в 200 раз больше нашей.
Так вот, из центра этой галактики вырывается поток материи длиной около 5000 световых лет (на фото).
Это сумасшедшая аномалия, пишет Этан Сигел, но выглядит очень красиво.
Учёные считают, что объяснением такого «извержения» из центра галактики может быть только чёрная дыра. Расчёт показывает, что масса этой чёрной дыры где-то в 1500 раз больше, чем масса чёрной дыры в Млечном пути, то есть примерно 6,6 млрд масс Солнца.
Но где же во Вселенной самая большая чёрная дыра? Если исходить из расчёта, что в центре почти каждой галактики имеется такой объект с массой 0,1% от массы галактики, то нужно найти самую массивную галактику. Учёные могут дать ответ и на этот вопрос.
Самая массивная из известных нам — галактика IC 1101 в центре скопления Abell 2029, который находится от Млечного пути в 20 раз дальше, чем скопление Девы.
В IC 1101 расстояние от центра до самого дальнего края — около 2 млн световых лет. Её размер вдвое больше, чем расстояние от Млечного пути до ближайшей к нам галактики Андромеды. Масса почти равняется массе всего скопления Девы!
Если в центре IC 1101 есть чёрная дыра (а она должна там быть), то она может быть самой массивной в известной нам Вселенной.
Этан Сигел говорит, что может и ошибиться. Причина — в уникальной галактике NGC 1277. Это не слишком большая галактика, чуть меньше нашей. Но анализ её вращения показал невероятный результат: чёрная дыра в центре составляет 17 млрд солнечных масс, а это аж 17% общей массы галактики. Это рекорд по соотношению массы чёрной дыры к массе галактики.
Есть и ещё один кандидат на роль самой большой чёрной дыры в известной Вселенной. Он изображён на следующей фотографии.
Странный объект OJ 287 называется блазар. Блазары — особый класс внегалактических объектов, разновидность квазаров. Они отличаются очень мощным излучением, которое в OJ 287 меняется с циклом 11-12 лет (с двойным пиком).
По мнению астрофизиков, OJ 287 включает в себя сверхмассивную центральную чёрную дыру, по орбите которой вращается ещё одна чёрная дыра меньшего размера. Центральная чёрная дыра в 18 млрд масс Солнца — самая большая из известных на сегодняшний день.
Эта парочка чёрных дыр станет одним из самых лучших экспериментов для проверки общей теории относительности, а именно — деформации пространства-времени, описанной в ОТО.
Из-за релятивистских эффектов перигелий чёрной дыры, то есть ближайшая к центровой чёрной дыре точка орбиты, должен смещаться на 39° за один оборот! Для сравнения, перигелий Меркурия сместился всего на 43 арксекунды за столетие.
Откройте для себя самую большую черную дыру, когда-либо найденную в известной Вселенной
Больше полезного контента:
Вселенная наполнена 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 как минимум 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. дыра размером 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 обнаруженных 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 в центре каждой галактики существуют сверхмассивные черные дыры. 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 множества сверхмассивных черных дыр, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, а это означает, что она может быть одной из старейших черных дыр во Вселенной.