Может ли рядом с нами находится еще одна сверхмассивная чёрная дыра?

Наука и жизньНаука

Чёрная дыра по соседству?

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов.

Источник: ESO/S. Brunier

Исследуя орбиты и расположение гиперскоростных звёзд, движущихся со скоростями порядка 1000 км/с через нашу Галактику, астрономы пришли к выводу, что значительную часть из них могла создать только сверхмассивная чёрная дыра массой около 600 000 солнечных, расположенная в карликовой галактике Большое Магелланово Облако, спутнике Млечного Пути. Если вывод верен, значит, совсем рядом с нами, на расстоянии «всего» 163 000 световых лет, существует ещё одна сверхмассивная чёрная дыра, помимо находящейся в центре Млечного Пути.

На острие исследований

Сверхмассивные чёрные дыры массой свыше 100 000 солнечных — очень интересные объекты с точки зрения как физики, так и их роли в эволюции Вселенной. Судя по всему, именно благодаря их чудовищной гравитации, стягивающей к ним окружающее вещество, «работают» активные галактики, излучающие в пространство огромное количество энергии, в частности, к ним относятся ярчайшие объекты во Вселенной — квазары. Открытый в феврале 2024 года самый яркий из них — QSO J0529—4351 светит как 500 триллионов Солнц, а чёрная дыра в его центре имеет массу приблизительно в 17 миллиардов солнечных масс. Справедливости ради заметим, что как звезда 16-й звёздной величины он был известен с 1980 года, а в 2024 году с помощью Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории лишь сумели распознать в ней квазар, расположенный на расстоянии 12 миллиардов световых лет. А так называемые первичные чёрные дыры (о них ниже) могут помочь решить некоторые проблемы космологии.

В отдельных случаях сверхмассивные чёрные дыры порождают такие грандиозные явления, как вырывающиеся наружу релятивистские струи вещества (джеты) и выбросы. Самые длинные джеты астрономы обнаружили в 2024 году у галактики Порфирион, их протяжённость составила около 23 миллионов световых лет. Для сравнения: расстояние от Млечного Пути до галактики Андромеды составляет примерно 2,5 миллиона световых лет. А открытый в 2020 году выброс в гигантской галактике NeVe 1, доминирующей в сверхскоплении Змееносца, произошёл из-за поглощения чёрной дырой вещества, эквивалентного 270 миллионам Солнц, возможно, из поглощённой карликовой галактики. Это создало ударные волны и релятивистские струи высокоэнергетических частиц, которые вытеснили внутрикластерную среду, образовав полость диаметром не менее 1,5 миллиона световых лет.

В настоящее время астрономы полагают, что в центре почти каждой галактики находится сверхмассивная чёрная дыра, которая влияет на процесс её формирования и эволюции. Так, с одной стороны, в окрестности сверхмассивной чёрной дыры может активно идти процесс звездообразования, но, с другой стороны, выброс ею вещества из галактики способен затормозить, а то и остановить этот процесс, лишив его подпитки.

Общепринятой теории образования сверхмассивных чёрных дыр пока нет, однако астрофизики выдвинули несколько гипотез. Сверхмассивные чёрные дыры не являются этапом эволюции звёзд. Они могут формироваться в результате гравитационного коллапса — сжатия больших газовых облаков или плотных звёздных кластеров, а также они могут расти за счёт постепенного падения — аккреции вещества на чёрную дыру, оставшуюся от звезды, и слияния с другими чёрными дырами.

В 1966 году отечественные физики Яков Борисович Зельдович и Игорь Дмитриевич Новиков выдвинули гипотезу о возможности образования чёрных дыр из флуктуаций сверхплотной материи вскоре после Большого взрыва. Эти чёрные дыры получили название первичных, поскольку формировались раньше первых звёзд. Первое углублённое их исследование провёл Стивен Хокинг в 1971 году. Предполагается, что первичные чёрные дыры состоят из тёмной материи и, в зависимости от модели, могут иметь начальные массы до более чем несколько тысяч солнечных масс. Так что они — хорошие кандидаты на роль зародышей сверхмассивных чёрных дыр в центре формирующихся вокруг них галактик.

Интерес к этому вопросу особенно повысился после неожиданных открытий космическим телескопом «Джеймс Уэбб»* (JWST, NASA), начиная с 2022 года, очень больших ранних галактик. Сначала были даны предварительные оценки, а с 2024 года появились надёжные результаты. Так, в мае 2024 года JWST с помощью спектрального анализа определил** возраст галактики JADES-GS-z14-0 всего в 290 миллионов лет после Большого взрыва. Получается, что она — самый далёкий обнаруженный на данный момент астрономический объект. Размер галактики получился около 1600 световых лет, а масса — в несколько сотен миллионов раз больше массы Солнца, что слишком много для столь раннего периода и противоречит современным представлениям об эволюции Вселенной. Поэтому сразу же появилась идея объяснить появление больших галактик так рано с помощью первичных чёрных дыр. Ведь они могли образоваться менее чем через секунду после Большого взрыва и сильно ускорить формирование галактик.

*Понятов А. «Уэбб». Наследник великих космических обсерваторий. «Наука и жизнь» № 2, 2022 г.

** Понятов А. Десять значимых событий 2024 года в физике и астрономии. «Наука и жизнь» № 1, 2025 г.

Может сложиться впечатление, что сверхмассивные чёрные дыры — прерогатива исключительно больших галактик, но это совершенно не так. В 2011 году активную сверхмассивную чёрную дыру массой 3⋅106 M американские астрономы нашли в карликовой галактике Henize 2—10 в 34 миллионах световых лет от Солнца. Масса же всей галактики около 1⋅1010 M , что примерно в 100 раз меньше нашего Млечного Пути. К 2019 году исследователи нашли ещё около 100 активных массивных чёрных дыр в небольших галактиках и 39 кандидатов в менее активные массивные чёрные дыры в 111 карликовых галактиках. Любопытно, что часть из них находится не в центрах галактик, а на окраинах. Более того, компьютерное моделирование показало, что до половины карликовых галактик могут иметь нецентральные чёрные дыры. Однако относительно небольшие неактивные сверхмассивные чёрные дыры крайне сложно обнаружить. Далее мы с этим столкнёмся на примере Большого Магелланова Облака (БМО).

Своеобразный рекордсмен по чёрным дырам — чрезвычайно маленькая, плотная, сверхкомпактная карликовая галактика M60-UCD1, половина звёздной массы которой находится в центральной сфере диаметром 160 световых лет. (Напомним, что диаметр Млечного Пути 100 000 световых лет.) В 2014 году американские астрономы обнаружили в её центре чёрную дыру величиной 21 миллион солнечных масс, что составляет почти 15% от общей массы галактики, оцениваемой в 140 миллионов M. Это удивительно, поскольку она в пять раз массивнее чёрной дыры в Млечном Пути, в то время как наша Галактика более чем в 1000 раз массивнее, а её чёрная дыра составляет лишь менее 0,001 процента от общей массы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Тишина зимнего леса Тишина зимнего леса

Человека тянет в лес. Зимой, вероятно, чтобы послушать тишину…

Наука и жизнь
Елизавета Юрьева: «Гордость зачастую – это способ защиты» Елизавета Юрьева: «Гордость зачастую – это способ защиты»

Елизавета Юрьева рассказывает, как она стала цыганкой

Ведомости
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Одной из тем обсуждения в научной фантастике ХХ века была космическая экспансия

Наука и жизнь
Биология на рубеже веков, или Сто лет тому вперед Биология на рубеже веков, или Сто лет тому вперед

Биология в 1900-х годах по темпам своего развития ничуть не отставала от физики

Знание – сила
Выстрел в финале пьесы Выстрел в финале пьесы

Кадровый дефицит в милиции: что говорят архивы и уголовные дела

Дилетант
Революция со счастливым концом Революция со счастливым концом

Рубеж XIX и XX веков отмечен бурными событиями в целом ряде наук

Знание – сила
От Петра I до коней на Манежной площади: главные работы Зураба Церетели От Петра I до коней на Манежной площади: главные работы Зураба Церетели

Ключевые работы Зураба Церетели, без которых сложно представить облик городов

Forbes
Деньги или дружба? Деньги или дружба?

Подруга занимает деньги и не отдает. Как вернуть долг и сохранить отношения?

Лиза
Аналог ацтекского омичикауацтли из человеческой кости выявили среди находок из Техаса Аналог ацтекского омичикауацтли из человеческой кости выявили среди находок из Техаса

Какие ацтекские артефакты обнаружили на юге Техаса

N+1
Возраст отдельных изображений Альтамиры оценили более чем в 20-30 тысяч лет Возраст отдельных изображений Альтамиры оценили более чем в 20-30 тысяч лет

Рисунки в пещере Альтамира могут иметь возраст в 20-30 тысяч лет

N+1
Как тебя зовут? Как тебя зовут?

Что такое число имени и как оно влияет на судьбу

Лиза
«Я, наверное, вас удивлю…» «Я, наверное, вас удивлю…»

Ирина Безрукова — о возрасте, красоте и женской силе

OK!
Жизнь на свободную тему Жизнь на свободную тему

Как вырастить ребенка уверенным, жизнерадостным и устойчивым?

Psychologies
У берегов Антарктиды нашли «странных» морских свинок, пауков» и бабочек У берегов Антарктиды нашли «странных» морских свинок, пауков» и бабочек

Глубины Антарктиды скрывают поразительные формы жизни

ТехИнсайдер
Щедры на дивиденды Щедры на дивиденды

Какие компании в этом году поделятся прибылью с акционерами

Деньги
Эффект Дидро: почему одна покупка тянет за собой другую, и как перестать тратить лишнее? Эффект Дидро: почему одна покупка тянет за собой другую, и как перестать тратить лишнее?

Почему мы попадаем в ловушку эффекта Дидро?

VOICE
Губернатор Московской области Андрей Воробьев: Нас часто сравнивают с нашей столицей Губернатор Московской области Андрей Воробьев: Нас часто сравнивают с нашей столицей

Глава Подмосковья об управлении регионом с помощью цифры и конкуренции с Москвой

Ведомости
ПВЗ под прицелом, маркетплейсам приготовиться ПВЗ под прицелом, маркетплейсам приготовиться

Как интерес ФНС к числу самозанятых поменяет бизнес-модель цифровых платформ?

Монокль
Джозефу Пулицеру — 177 лет: кем был создатель главной журналистской премии Джозефу Пулицеру — 177 лет: кем был создатель главной журналистской премии

История создателя «Оскара» в журналистике — журналиста Джозефа Пулицера

Правила жизни
Возвращение гребного колеса Возвращение гребного колеса

Первые упоминания о гребном колесе относятся еще к древнейшим временам...

Наука и техника
Во имя автомобиля Во имя автомобиля

Автокомпании выпускают не только машины: от тракторов до часов и детских колясок

Men Today
Гарегин Тосунян: «В силу непонятных нам причин рынок сжимают» Гарегин Тосунян: «В силу непонятных нам причин рынок сжимают»

Как оценивается состояние экономики и банковского сектора

Монокль
Исследование показало, что экспрессия приводит к лучшей поддержке от партнера Исследование показало, что экспрессия приводит к лучшей поддержке от партнера

Как способ выражения эмоций влияет на поддержку от романтических партнеров

Inc.
Соединительный Союз Соединительный Союз

Спортивные события последнего года Великой Отечественной войны

Ведомости
Пример для подражания: Ирина Годунова Пример для подражания: Ирина Годунова

Ирина Годунова о детском интересе к программированию и верности своему пути

VOICE
Из отдыха знаменитых Из отдыха знаменитых

Как отдыхали и творили известные дачники?

Лиза
Керосиновая история Керосиновая история

Жизнь в послевоенном социализме делится на «время керосина» и «время газа»

Знание – сила
Полина Бондарева Полина Бондарева

Полина Бондарева о том, как прописать в квартире искусство и инсталляции

Собака.ru
Вновь о темной материи Вновь о темной материи

Проблема темной материи всерьез привлекает ученых

Знание – сила
Что такое «зима искусственного интеллекта» и когда ее ждать Что такое «зима искусственного интеллекта» и когда ее ждать

Что происходит во время «зимы искусственного интеллекта»?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении