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

Мифы и факты: Александр I Мифы и факты: Александр I

Весной на экраны вышел сериал об императоре. Какие факты вызывают споры?

Вокруг света
«Санкционный механизм — это “Титаник”, но Трамп хочет договориться» «Санкционный механизм — это “Титаник”, но Трамп хочет договориться»

О том, как выстраиваются отношения российского и американского бизнеса

Эксперт
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Самый красивый кулич – у меня Самый красивый кулич – у меня

Как украсить кулич, чтобы он стал настоящим шедевром на праздничном столе?

Лиза
Аква инкогнита Аква инкогнита

Как вода нарушает правила жидкостей

Вокруг света
Бруталист Бруталист

Дмитрий Нагиев — праотец мирового кинотренда на лысого русского

Собака.ru
Найти Эльдорадо Найти Эльдорадо

Колумбия — одна из модных точек, притягивающих гастротуристов со всего мира

Вокруг света
Жизнь по своему коду: как понять свою истинную природу и перестать подстраиваться Жизнь по своему коду: как понять свою истинную природу и перестать подстраиваться

Как достичь внутренней свободы и начать жить в согласии с собой

VOICE
Опять двадцать пять Опять двадцать пять

Какие тренды будут изменять жизнь во второй четверти XXI века

Men Today
Книга на выходные: как ChatGPT стал самым эффективным копирайтером «Зерокодера» Книга на выходные: как ChatGPT стал самым эффективным копирайтером «Зерокодера»

Отрывок из книги «Искусственный интеллект: путь к новому миру»

Inc.
Елизавета Юрьева: «Гордость зачастую – это способ защиты» Елизавета Юрьева: «Гордость зачастую – это способ защиты»

Елизавета Юрьева рассказывает, как она стала цыганкой

Ведомости
Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу

Кусок нижней челюсти архаичного человека Penghu-1 принадлежал денисовцу

N+1
Исследование показало что удовлетворенность жизнью имеет генетические корни Исследование показало что удовлетворенность жизнью имеет генетические корни

Черты личности и удовлетворенность жизнью в большей степени наследуются

Inc.
Кочевая кузница Кочевая кузница

Путешествие в край шаманов за секретами якутских мастеров

Вокруг света
Изобретая наследие Изобретая наследие

Как экономика впечатлений меняет российские города

Эксперт
Пасту для ассирийских табличек для письма сделали из воска и аурипигмента Пасту для ассирийских табличек для письма сделали из воска и аурипигмента

Чем покрывали деревянные дощечки для письма в Древней Месопотамии?

N+1
Витаминный конфликт Витаминный конфликт

Что такое антивитамины и почему их стоит знать?

Лиза
К чему приведет отмена лимитов по IT-ипотеке К чему приведет отмена лимитов по IT-ипотеке

Банки положительно оценивают отмену лимитов по IT-ипотеке

Ведомости
3 сильные стороны интровертов, которые помогут им стать успешными 3 сильные стороны интровертов, которые помогут им стать успешными

Интроверты наделены множеством суперспособностей — нужно просто знать их

Inc.
Восвояси Восвояси

Как современные российские дизайнеры работают с национальным кодом

Weekend
Энергостратегия-2050: поддадим газу, дадим угля! Энергостратегия-2050: поддадим газу, дадим угля!

Перспективы развития топливно-энергетического комплекса России

Монокль
Иностранцы на входе Иностранцы на входе

Как разрабатываются механизмы возвращения иностранного бизнеса в Россию

Ведомости
В абитуриенте ценят личность В абитуриенте ценят личность

Как увеличится роль индивидуальных достижений при поступлении в вузы

Ведомости
RF-лифтинг, эндосфера и душ Шарко: как быстро привести тело в порядок RF-лифтинг, эндосфера и душ Шарко: как быстро привести тело в порядок

Процедуры, которые помогут скорректировать фигуру в короткие сроки

Здоровье
Культурный виноград появился на Сардинии больше трех тысяч лет назад Культурный виноград появился на Сардинии больше трех тысяч лет назад

Самый ранний культурный виноград выращивали на Сардинии

N+1
«И жили они долго»: 5 наивных вопросов о долголетии «И жили они долго»: 5 наивных вопросов о долголетии

Продлевают ли жизнь брокколи? Счастливые люди живут дольше?

РБК
Исследование обнаружило связь между финансами и здоровьем Исследование обнаружило связь между финансами и здоровьем

Психологи выяснили, что удовлетворенность финансами связана с лучшим здоровьем

Inc.
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
Никита Ефремов: «Мне кажется, важно всегда быть открытым» Никита Ефремов: «Мне кажется, важно всегда быть открытым»

Никита Ефремов о том, что общего между актерским ремеслом и дзен-буддизмом

Ведомости
Если на месте не сидится Если на месте не сидится

Все существа, начиная с самых первых, неустанно пытались обрести движение

Наука и жизнь
Открыть в приложении