В центре практически каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра — по сути яма в пространстве-времени, из которой не может вырваться даже свет. Астрономы разработали метод более точного взвешивание сверхмассивных черных дыр в далеких галактиках, и с его помощью одну из самых тяжелых сверхмассивных черных дыр во Вселенной, сообщается в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Находящееся примерно в 5 миллиардах световых лет от Земли чудовище имеет массу в 36 миллиардов раз больше массы нашего Солнца.
Астрономы нашли чудовищную черную дыру массой в 36 миллиардов солнц
Ученые из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул, Бразилия разработали новый способ точного измерения массы сверхмассивных черных дыр в далеких галактиках. Используя этот метод, они обнаружили сверхмассивную черную дыру — в 36 миллиардов раз тяжелее Солнца.
Галактика Космическая подкова находится на расстоянии 5 миллиардов световых лет. NASA/ESA
Но это не самый тяжелый одиночный объект во Вселенной. Самая тяжелая подтвержденная сверхмассивная черная дыра Phoenix A* имеет массу 100 миллиардов солнц. Квазар TON 618 содержит черную дыру массой 66 миллиардов солнц. Но, если сравнить найденную черную дыру со сверхмассивной черной дырой в центре нашего Млечного пути, разница впечатляет: наша черная дыра Стрелец А* «всего» 4 миллиона солнц, почти в десять тысяч раз меньше — разница поистине астрономическая.
Сверхмассивные черные дыры эволюционируют вместе с окружающими их галактиками. Черная дыра в нашем Млечном Пути, известная как Стрелец А*, имеет массу примерно в 4 миллиона раз больше солнечной.
Снимок тени сверхмассивной черной дыры Стрелец A* в центре галактики Млечный Путь.
Как взвешивают черные дыры
Хотя сама черная дыра невидима, астрономы могут определить ее массу, изучая скорость обращения близлежащих звезд или газовых облаков. Но для галактик, удаленных на 1,5 миллиарда световых лет и дальше, телескопы не могут различить движения звезд достаточно близко к черной дыре. Однако в некоторых случаях сверхмассивная черная дыра поглощает газ и пыль из окружающей галактики. Когда материал закручивается в черную дыру, он нагревается до таких высоких температур, что ярко светится на всех длинах волн, образуя активное галактическое ядро.
Цветное композитное изображение Космической подковы, полученное с помощью фильтров F814W, F606W и F475W на телескопе HST/WFC3. На вставке показана радиальная дуга.
По словам астрофизика Карлоса Мело-Карнейру из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул, традиционный метод оценки масс далеких черных дыр «основывается на множестве предположений». В результате массы сверхмассивных черных дыр в далеких галактиках известны лишь с большими погрешностями.
Мело-Карнейру и его коллеги придумали новый метод взвешивания при изучении галактики Космическая Подкова. Галактика получила свое название из-за подковообразного размытия вокруг нее — света от более далекой галактики, находящейся прямо за ней. Изображение далекой галактики было искажено гравитацией ближней галактики — явление, называемое гравитационным линзированием.
Команда получила изображения центра галактики с помощью космического телескопа Хаббл и европейского Очень Большого Телескопа в Чили, используя инструмент, который дает спектр света от каждого пикселя изображения. Эти спектры показали, насколько быстро звезды и газ двигались вокруг черной дыры. Хотя эта техника обычно не работает на таком расстоянии от Земли, эта черная дыра настолько массивна, что ее гравитация разгоняет звезды до высокой скорости на более широкой области.
Исследователи разработали компьютерную модель галактики, учитывающую как данные линзирования, так и движение вокруг черной дыры. Подход позволил им определить массу черной дыры с точностью около 35%.