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. H1821 + 643
Солнечная масса: 3 × 10 10
Сильно светящийся квазар, H1821 + 643, расположен в гигантском кластере с сильным охлаждающим потоком в созвездии Драко.
В 2014 году исследователи обнаружили H1821 + 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.
Источник
Солнце космос черные дыры
Как обнаруживаются черные дыры?
Черные дыры обнаруживаются, когда окружающий материал (например, газ) направляется силой тяжести в диск вокруг черной дыры. Молекулы газа в диске вращаются вокруг черной дыры так быстро, что нагреваются и испускают рентгеновские лучи. Эти рентгеновские лучи можно обнаружить с Земли. Черные дыры также можно обнаружить, наблюдая за движением звезд около черной дыры.
Может ли Солнце стать черной дырой?
Нет, Солнце слишком мало, чтобы когда-либо стать черной дырой. Чтобы превратиться в черную дыру, звезда должна быть намного массивнее Солнца.
Есть ли в центре нашей Галактики черная дыра?
Да, в центре нашей Галактики есть очень большая черная дыра. Он имеет массу около трех миллионов солнц и находится очень далеко от Земли на расстоянии около 24000 световых лет. Считается, что огромные черные дыры естественным образом возникают в центре большинства крупных галактик, и многие из них уже обнаружены. Черная дыра, которая находится в центре нашей Галактики, слишком далеко, чтобы представлять какую-либо опасность для Земли.
Насколько велика черная дыра?
Черные дыры бывают разных размеров и их размер зависит от того, сколько в них материала (массы). Некоторые из них являются останками гигантских звезд, которая разрушилась. Чтобы стать черной дырой, звезда должна быть намного массивнее нашего Солнца. Эти типы черных дыр составляют всего несколько км в поперечнике. Черные дыры были обнаружены также в центрах некоторых галактик. Эти черные дыры очень большие и содержат такое же количество вещества, как 100 миллионов или более солнц. Эти типы черных дыр имеют диаметр в несколько миллионов км.
Действительно ли в космосе есть черные дыры?
Поскольку черные дыры не излучают свет, мы не можем их видеть. Однако мы можем видеть эффект, который они оказывают на пространство вокруг себя. Поскольку черные дыры обладают чрезвычайно высокой гравитацией, они втягивают окружающий материал с очень высокой скоростью, в результате чего этот материал становится очень горячим и испускает рентгеновские лучи. Обнаружив этот очень горячий материал, который спиралью образует черные дыры, астрономы могут определить, где находятся некоторые из них. Кроме того, астрономы изучают движение объектов в космосе, чтобы увидеть, где находится материал, который может двигаться, как если бы на него воздействовала черная дыра. До сих пор были обнаружены доказательства существования очень массивных черных дыр в центрах нескольких больших галактик и гораздо менее массивных черных дыр в двойных звездных системах (где две звезды вращаются вокруг друг друга).
Как образуются черные дыры?
Ученые думают, что черные дыры создаются в местах, где материя становится чрезвычайно плотной (где огромное количество материала помещено в чрезвычайно маленькое пространство). Это может происходить в центрах больших галактик или когда гигантская звезда коллапсирует и сжимается на последних этапах своей жизни. Когда материя становится настолько плотной, что свет не может выйти из нее, область, в которой она находится, становится черной дырой.
Что такое черная дыра?
Черная дыра — один из самых странных объектов в космосе. Это область в космосе, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может покинуть ее. Поскольку свет не может выйти из черной дыры, она кажется черной. Свет может перемещаться быстрее, чем все, что мы знаем, — со скоростью 300 000 км в секунду. Если свет не может вырваться из черной дыры, ничто другое, о чем мы знаем, также не может. Черная дыра на самом деле не дыра, и она не пуста. Она заполнена большим количеством материала и занимает очень маленькое пространство. Это то, что придает черной дыре сверхсильную гравитацию. Термин «черная дыра» используется потому, что эти объекты выглядят в космосе как черные дыры — поскольку они не излучают свет.
Источник
Чёрная дыра возле Солнца: невидимая звезда — пожирательница материи оказалась совсем близко
По словам астрофизиков, это объект редчайшего вида — космический «единорог», в существование которого мало кто верил.
Во-первых, находится в созвездии Единорога. Это по левую сторону от Ориона, меж тремя звёздами, образующими знаменитый зимний треугольник: Сириус, Процион, Бетельгейзе.
Фото © NASA / JPL-Caltech
А во-вторых, согласно расчётам, эта чёрная дыра весит всего-навсего три Солнца. Неправдоподобно мало для такого объекта: астрономы до недавних пор не верили, что это возможно. Лишь в 2019 году появились первые предположения о существовании столь мелких чёрных дыр.
Похоже, рядом с нами тёмная материя: нечто невидимое и огромное притаилось среди ближайших звёзд
Как нашли эту чёрную дыру
Дело в том, что у неё есть звезда-компаньон, притом весьма солидная и потому хорошо наблюдаемая — красный гигант. Это уже очень пожилая звезда, в ней почти закончилось топливо для ядерных реакций, и потому её чрезвычайно раздуло. Так вот, астрономы заметили, что нечто своим притяжением постоянно искажает её свет и даже вытягивает. И это нечто в телескопы не видно. Учёные пришли к выводу, что это и есть чёрная дыра — «единорог».
— Так же, как притяжение Луны воздействует на земные океаны, заставляет моря подниматься и опускаться, вызывая приливы и отливы, чёрная дыра вытягивает звезду в форму наподобие мяча для американского футбола, — объясняет соавтор исследования, астроном из Университета Огайо (США) Тодд Томпсон.
По этим же признакам в Обсерватории Апачи-Пойнт (это в американском Нью-Мексико) нашли по всему Млечному Пути ещё две сотни таких двойных систем: с видимой звездой и её невидимым братом. Надо сказать, дуэты, трио и прочие коллективы — очень распространённое в космосе явление. В случае с «единорогом» внешнее искажение его напарника позволяет предположить, что масса чёрной дыры — 3,3 Солнца.
— То, что мы проделали, представляет собой новый путь поиска чёрных дыр, но мы также потенциально идентифицировали одну из первых маломассивных чёрных дыр нового класса, о которых астрономы раньше не знали. Массы объектов говорят нам об их формировании и эволюции, они говорят нам об их природе, — рассказал учёный.
Насколько близко к нам чёрная дыра
Полторы тысячи световых лет. Такое расстояние представляется вполне безопасным, хотя по меркам астрономии оно весьма невелико. Стоит, правда, отметить, что не далее как год назад нашли чёрную дыру ещё ближе — в тысяче световых лет. Тем не менее Университет Огайо заявляет, что именно «единорог» — ближайшая к Земле из всех ныне известных.
Вот она где. Как найти на небе ближайшую к Земле чёрную дыру
Как возникают чёрные дыры
По современным представлениям это, так сказать, умершие звёзды: они отсветили положенный срок и вспыхнули сверхновыми — это значит, эффектно сбросили с себя массивную внешнюю оболочку. А ядро коллапсировало — схлопнулось. И астрономы привыкли считать, что в чёрную дыру могут схлопнуться только довольно массивные звёзды — скажем, в 10–15 Солнц. Как минимум пять. Логика требует этого потому, что только в таком случае их гравитация будет настолько мощной, чтобы не выпускать даже свет. А звёзды, например вдвое тяжелее нашей, должны, по идее, становиться пульсарами — нейтронными звёздами. Они тоже очень и очень плотные — представьте себе Солнце, сжатое в шарик диаметром километров в 10–20, но их гравитация не настолько мощна, чтобы полностью скрыть их от глаз наблюдателя. Да, кстати, Солнце не станет ни тем ни тем — оно закончит свою жизнь тихо-мирно без всякого взрыва, превратится в скромный белый карлик.
Фото © NASA / M. Helfenbein, Yale University / OPAC
Так вот, чёрные дыры бывают ещё и сверхмассивные — массой в миллионы Солнц. Такие монстры обитают в центрах галактик. Тут уже ничья смерть и не нужна — просто, согласно общему закону гравитации, громадное скопление звёзд в какой-то момент становится настолько плотным, что проваливается в неведомое нам пространство, спрятанное за «горизонтом событий».
Именно поэтому миниатюрный «единорожка» так озадачивает. Если действительно бывают такие маленькие чёрные дыры, значит, мы ещё многого не знаем о том, как они получаются и где ещё в окружающем нас космосе они могут прятаться.
Самое интересное из мира науки и технологий — в телеграм-канале автора.
Источник