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

Булгаковское Средневековье Булгаковское Средневековье

Что роман «Мастер и Маргарита» унаследовал от Средневековья

Вокруг света
8500 лет назад охотники-собиратели ходили по морю на Мальту 8500 лет назад охотники-собиратели ходили по морю на Мальту

Охотники-собиратели пересекали от 100 км открытой воды, чтобы достичь островов

ТехИнсайдер
Алгебра гармонии Алгебра гармонии

«Тайная вечеря» Дали — картина, построенная на пропорциях мировой гармонии

Вокруг света
Земля ратного подвига Земля ратного подвига

Щит России: чем живёт и развивается Белгородская область сегодня

Отдых в России
Путь к океану Путь к океану

Если вы хотите узнать Кению, надо проехать хотя бы полстраны

Вокруг света
Голодные игры: как российским компаниям выжить в борьбе за последних специалистов Голодные игры: как российским компаниям выжить в борьбе за последних специалистов

Как радикально повысить производительности труда?

Forbes
У Христа за пазухой У Христа за пазухой

Как живет самая большая община амишей в Америке

Вокруг света
ВЭБ определил стратегию ВЭБ определил стратегию

Группа ВЭБ ориентируется на нацпроекты

Эксперт
Жизнь в магнитном поле Жизнь в магнитном поле

Как изучают незаметные для органов чувств магнитные эффекты

Наука и жизнь
Искоренить фальсификат Искоренить фальсификат

Методики проверки, испытаний, идентификации продукции нужно совершенствовать

Агроинвестор
Квазивалютный бизнес Квазивалютный бизнес

Что такое квазивалютные кредиты в китайских юанях и как они работают

Ведомости
«Галилея археологов» «Галилея археологов»

Археологи давно борются с искушением перекопать поглубже всю Святую Землю

Знание – сила
Полевой роман Полевой роман

1943 г.: лыжные гонки с гранатами и футбольный матч в освобожденном Сталинграде

Ведомости
Зажигая маяки Зажигая маяки

Зимнее бездорожье длиной в 2 недели: что манит участников «Экспедиции-Трофи»?

Отдых в России
Пишем красиво Пишем красиво

Надо ли тратить силы и время, чтобы научить ребенка красиво писать?

Лиза
Люся Чеботина: «Люблю вызовы и эксперименты» Люся Чеботина: «Люблю вызовы и эксперименты»

Люся Чеботина о весне, вдохновении и любви

Лиза
Владимир Груздев: Предприниматель — профессия повышенного риска Владимир Груздев: Предприниматель — профессия повышенного риска

Предприниматель Владимир Груздев — о правах, правосудии и вызовах цифровой эпохи

Ведомости
«Спонсоров важно вовлекать в процесс» «Спонсоров важно вовлекать в процесс»

Татьяна Кочарян о спонсорских доходах и работе со зрителями баскетбола

Ведомости
Мифы о щитовидке Мифы о щитовидке

Все ли, что мы знаем о щитовидной железе, соответствует действительности?

Лиза
Формула любви Александра Абдулова Формула любви Александра Абдулова

«Герой должен умереть молодым» — старая японская пословица. Он жил всего 54 года

Коллекция. Караван историй
Апрель: «нашествие» хохлаток Апрель: «нашествие» хохлаток

Хохлатки-эфемероиды — радостный вскрик пробуждающейся природы

Наука и жизнь
Следите за словами Следите за словами

Каких фраз нужно избегать, чтобы сохранить гармонию в союзе с любимым мужчиной?

Лиза
Весна в облигациях Весна в облигациях

Бизнес не намерен снижать программы по капитальным инвестициям

Ведомости
Ушедшее в народ Ушедшее в народ

Как сон мастера картонажа прославил духов Мексики?

Вокруг света
А как у них? А как у них?

6 рецептов пасхальных куличей из разных стран

Лиза
«При загрузке видео на платформу происходит некая магия» «При загрузке видео на платформу происходит некая магия»

Сергей Косинский об искусственном интеллекте и будущем медиа

Деньги
Как Мехран Насери из Ирана жил в аэропорту Парижа в течение 18 лет: история из фильма Как Мехран Насери из Ирана жил в аэропорту Парижа в течение 18 лет: история из фильма

История Мехрана Насери — иранца, который так и не смог покинуть зону ожидания

ТехИнсайдер
Искусство кино Искусство кино

О представительницах мира кино, без которых кинематограф был бы совсем другим

Grazia
Интернет высокого полета Интернет высокого полета

Когда в России заработает сеть низкоорбитальных спутников связи

Эксперт
Петербург будущего Петербург будущего

Экскурсия по Северной столице от Льва Лурье и новое поколение гидов-урбанистов

Собака.ru
Открыть в приложении