Черные дыры — самые массивные объекты во Вселенной. Некоторым из них весит несколько солнечных масс, в то время как другим подвластна сама динамика их галактик. Среди этих космических монстров один, кажется, не имеет конкурентов. Вот что мы знаем о этой колоссальной черной дыре.
Что такое черная дыра?
Черные дыры возникают при разрушении массивных звезд под воздействием собственной гравитации в конце их существования. Когда запасы материала звезды исчерпаны, а ее внутреннее источнико энергии прекращает работу, гравитация перевешивает, и звезда сжимается сама на себя. При таком скоплении материи в ограниченном объеме гравитация усиливается до такой степени, что прорывает отверстие в пространстве-времени. Окружающая материя устремляется в дыру и перестает существовать.
Различают три типа черных дыр: звездные, масса которых примерно в 3-100 раз больше массы Солнца; промежуточные, массой от 100 до миллиона солнечных масс; и сверхмассивные, масса которых превосходит миллион солнечных масс. Предполагается, что последние образовались из слияния более мелких звездных черных дыр и скопления большого количества газа в центре галактик.
Какой самой большой известной чёрной дыре является?
ТОН 618 — самая большая из известных на сегодняшний день черных дыр. Расположена она в центре галактики созвездия Дракона, примерно в 10,4 миллиарда световых лет от Земли. Её масса оценивается приблизительно в 66 миллиардов масс Солнца. Для сравнения, сверхмассивная черная дыра Стрелец А* в центре Млечного Пути имеет массу, примерно в четыре миллиона раз большую массы Солнца.
Астрономы изучили TON 618 с помощью нескольких телескопов, таких как Хаббл, Чандра, Спитцер и Кек. Исследования показали, что TON 618 излучает много энергии, что делает ее одним из самых ярких квазаров, когда-либо наблюдавшихся. Яркость оценивается примерно в 140 000 миллиардов Солнц.
Квазары — чрезвычайно яркие объекты из-за огромного количества поглощаемой ими материи центральной черной дырой. Расположение TON 618 дало ученым уникальное окно в условия ранней Вселенной, когда формировались первые крупные галактики.
Как была оценена масса TON 618?
Массу TON 618 определяют с помощью разных методов наблюдений. Чаще всего используют анализ движения звезд и газа вблизи черной дыры. Ученые измеряют скорость вращения звезд и газа вокруг центральной черной дыры, наблюдая за гравитационным влиянием, которое она оказывает на них. Чем больше масса черной дыры, тем быстрее вращаются звезды и газ.
Другой способ — измерение яркости источника света, вращающегося вокруг чёрной дыры. Наблюдая за светом, излучаемым падающим газом в этих объектах, учёные могут оценить количество поглощённого материала и, соответственно, массу чёрной дыры.
Оценки могут отличаться из-за разных методов и погрешностей каждого из них, но 66 миллиардов солнечных масс – это один из наиболее точных показателей массы сверхмассивной черной дыры TON 618.
Каков диаметр TON 618?
Диаметр черной дыры – не точное физическое значение, поскольку у нее нет твердой границы или видимого края. Диаметр определяется горизонтом событий – областью пространства с сильной гравитацией, из которой невозможно выйти ни материе, ни излучению. Размер горизонта событий зависит только от массы черной дыры, а не от ее плотности или формы.
При массе TON 618 в 66 миллиардах солнечных масс горизонт событий будет иметь радиус около 2000 астрономических единиц.
Чтобы увидеть это, обратите внимание, что пояс КойпераОбласть за орбитой Нептуна, состоящая из тысяч ледяных тел размером меньше планет, находится на расстоянии от 30 до 50 а.е. от Солнца. Если бы Солнечная система оказалась в пределах горизонта событий TON 618, то неумолимая гравитация черной дыры притянула бы ее к себе и привела к поглощению.
Важно помнить, что оценка базируется на теоретических моделях. Точный размер горизонта событий этого гиганта зависит от точности данных моделей.