Одна из крупнейших черных дыр, известных науке, оказалась настоящим монстром
В галактике в центре массивного скопления под названием Abell 1201, примерно в 2,7 миллиардах световых лет от нас, скрывается космический колосс. Не довольствуясь «обычной» сверхмассивностью, монстр представляет собой особо крупную сверхмассивную черную дыру, масса которой примерно в 32,7 миллиарда раз превышает массу Солнца.
Новая цифра превышает предыдущие оценки как минимум на 7 миллиардов солнечных масс, демонстрируя силу искривленного света для точного измерения подобных гигантов.
«Эта конкретная черная дыра, масса которой примерно в 30 миллиардов раз больше массы нашего Солнца, является одной из самых больших из когда-либо обнаруженных и находится на верхнем пределе того, насколько большими, по нашему мнению, могут стать черные дыры теоретически, так что это чрезвычайно захватывающее открытие», — объяснил физик Джеймс Найтингейл из Даремского университета в Великобритании.
Как найти черную дыру во мраке космоса
Во Вселенной есть много черных дыр, но если они не активно аккрецируют вещество: этот процесс производит много света, поскольку материя нагревается перед падением в черную дыру , а потому малоактивные дыры светятся слабее и потому их нелегко обнаружить. Сами по себе черные дыры не излучают свет, поэтому искать их приходится по косвенному влиянию на близлежащие космические объекты.
Один из способов разыскать черную дыру — найти эффект, называемый гравитационным линзированием. Он происходит, когда само пространство-время искривляется массой дыры; представьте себе пространство-время в виде резинового листа, а массу — в виде тяжелого груза на нем. Любой свет, проходящий через эту область пространства-времени, должен двигаться по искривленному пути, что особенно хорошо видно на больших дистанциях (например, когда мы наблюдаем черные дыры в далеких галактиках).
Свет искажается, растягивается и иногда становится интенсивнее, что означает, что мы получаем искаженные изображения объектов на заднем плане, таких как далекие галактики. В зависимости от степени искажения можно относительно точно определить массу объекта, вызывающего подобный эффект.
Насколько большой может стать черная дыра
Ярчайшая галактика скопления Abell 1201 представляет собой большую диффузную эллиптическую галактику, хорошо известную как сильная гравитационная линза. Соседняя галактика выглядит рядом с ней как вытянутое пятно, похожее на бровь, плотно обвивающую свои окраины. Эта странность была обнаружена в 2003 году; в 2017 году астрономы обнаружили второе, более слабое пятно, еще ближе к галактическому центру.
Ученые предположили, что это подразумевает наличие очень большой черной дыры в центре скопления, но доступные данные были недостаточно полными. Найтингейл и его коллеги не только имели доступ к более поздним наблюдениям, но и разработали инструменты для их понимания. Они провели сотни тысяч симуляций движения света во Вселенной, изменения массы черной дыры в центре галактики в поисках результатов, которые воспроизводят линзирование, которое мы наблюдаем с помощью Abell 1021 BCG.
Все, кроме одной из их моделей, указали на массивную черную дыру в центре галактики; и наилучшее соответствие массе этой черной дыры было в 32,7 миллиарда раз больше массы Солнца. Это подталкивает его к сверхмассивной территории, черным дырам массивнее 10 миллиардов Солнц и близко к теоретическому верхнему пределу для масс черных дыр в 50 миллиардов Солнц.
Это также масса, которая ставит черную дыру Abell 1021 BCG в десятку самых массивных черных дыр, обнаруженных нами на сегодняшний день. Диаметр ее горизонта событий составит более 1290 астрономических единиц. Для контекста: расстояние от Плутона до Солнца составляет всего 40 астрономических единиц. Это умопомрачительное расстояние.