Черные дыры образуются в результате гравитационного коллапса очень массивных звезд в конце их жизни. Количество имеющейся материи, упакованной в очень маленькое пространство, создает силу гравитации настолько сильную, что она прорезает дыру в самой ткани пространства-времени.
Существует три типа черных дыр: звездные, промежуточные и сверхмассивные, масса которых превышает миллион солнечных масс. Черная дыра в центре Млечного Пути, масса которой, по оценкам, примерно в четыре миллиона раз превышает массу Солнца, относится к последней категории. Однако она не так много «весит» по сравнению с недавно открытым объектом.
Чтобы определить новую черную дыру, исследователи из Даремского университета в Великобритании использовали эффект гравитационного линзирования. Это явление искажения света, вызванное присутствием массивной массы, такой как галактика или скопление галактик, которая изгибает пространство-время вокруг себя. Это искажение света похоже на то, как оптическая линза отклоняет проходящий через нее свет. Когда источник света, такой как звезда или галактика, находится позади массивной массы, искажение света может создать искаженное, усиленное или даже множественное изображение источника света.
В рамках этой работы суперкомпьютерное моделирование позволило команде внимательно изучить, как фоновый свет изгибается из-за присутствия черной дыры внутри галактики, расположенной в центре скопления Abell 1201 в сотнях миллионов световых лет от Земли.
Предыдущий анализ позволил предположить, что объект является массивным. Новое измерение позволило отнести его к числу крупнейших известных объектов во Вселенной. Согласно расчетам, эта черная дыра более чем в 30 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца и, следовательно, больше некоторых галактик.
Это первая черная дыра, обнаруженная с помощью данной методики, в которой команда симулирует прохождение света через Вселенную сотни тысяч раз. Каждая симуляция включает в себя черную дыру разной массы, изменяя путь света к Земле. Когда исследователи включили в одну из симуляций черную дыру с массой в тридцать миллиардов солнечных масс, путь света от далекой галактики до Земли совпал с путем, наблюдаемым на снимках Хаббла.
Наконец, следует помнить, что большинство крупнейших черных дыр, о которых мы знаем, находятся в активном состоянии. Материя, притягиваемая к ним, нагревается и выделяет энергию в виде света, рентгеновских лучей и другого излучения. Однако гравитационное линзирование позволяет изучать неактивные сверхмассивные черные дыры, такие как эта, что в настоящее время невозможно в далеких галактиках.
Поэтому данное исследование открывает возможность того, что астрономы могут обнаружить и другие подобные объекты. Таким образом, мы сможем изучить, как они стали такими большими.