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

Огонь-трава Огонь-трава

Повстречав это растение на своём пути, непременно замедлишь шаг

Наука и жизнь
6 главных ошибок во время весеннего расхламления: мнение экспертов 6 главных ошибок во время весеннего расхламления: мнение экспертов

Какие ошибки чаще всего совершают люди во время весеннего расхламления

VOICE
Возьмем себя в руки Возьмем себя в руки

Мастер-класс «эрогенной анатомии»

Psychologies
Диктатура и женские форумы: как жительницы Латинской Америки боролись за свои права Диктатура и женские форумы: как жительницы Латинской Америки боролись за свои права

Как латиноамериканки прошлого боролись за гендерное равенство

Forbes
Полицейские страсти вокруг могилы Гапона Полицейские страсти вокруг могилы Гапона

И современники, и поздние исследователи по-разному оценивали деятельность Гапона

Дилетант
Эксперт Фомин рассказал, как предотвратить слежку за переписками на Android Эксперт Фомин рассказал, как предотвратить слежку за переписками на Android

Способы защиты переписок для пользователей Android-устройств

ТехИнсайдер
Прирожденные экстремалы Прирожденные экстремалы

Кто живет в горячих источниках, вечной мерзлоте и Марианской впадине?

Вокруг света
Почему беспроводные наушники быстро разряжаются Почему беспроводные наушники быстро разряжаются

Причины, по которым беспроводные наушники быстро разряжаются

CHIP
Как первая женщина-министр в США Фрэнсис Перкинс изменила условия труда в Америке Как первая женщина-министр в США Фрэнсис Перкинс изменила условия труда в Америке

Как Фрэнсис Перкинс удалось стать первой женщиной-министром в Америке

Forbes
Кочевая кузница Кочевая кузница

Путешествие в край шаманов за секретами якутских мастеров

Вокруг света
От бронирования переговорной до входа в бизнес-зал: где используется биометрия в России От бронирования переговорной до входа в бизнес-зал: где используется биометрия в России

Зачем нужна биометрия и как ее использовать в России

ТехИнсайдер
Роковая любовь в «эпоху джаза»: что вдохновило Фрэнсиса Скотта Фицджеральда на создание «Великого Гэтсби» Роковая любовь в «эпоху джаза»: что вдохновило Фрэнсиса Скотта Фицджеральда на создание «Великого Гэтсби»

Почему «Великого Гэтсби» можно считать пророчеством для американской мечты?

Правила жизни
8 самых грустных фильмов про собак 8 самых грустных фильмов про собак

Эти фильмы про собак точно тронут вас за душу

Maxim
Время спать Время спать

Хотите впасть в спячку до весны? Теоретически для этого нет никаких препятствий

ТехИнсайдер
Соль земли Соль земли

Зимнее путешествие по Пермскому краю: ледяная пещера, Чердынь и виды Колвы

Отдых в России
Вновь о темной материи Вновь о темной материи

Проблема темной материи всерьез привлекает ученых

Знание – сила
10 вещей, которые нельзя стирать вместе, если ты не хочешь, чтобы они износились раньше времени 10 вещей, которые нельзя стирать вместе, если ты не хочешь, чтобы они износились раньше времени

Какие вещи никогда не следует совмещать в стиральной машине?

VOICE
3 шага, которые позволят сменить работу без финансовых рисков и потерь 3 шага, которые позволят сменить работу без финансовых рисков и потерь

Решение сменить работу связано с финансовым риском. Как его не допустить?

Inc.
Поставки по расписанию Поставки по расписанию

Что экспортировал СССР во время войны

Эксперт
Неуместные следы и водоплавающий единорог: злоключения Карла Бау Неуместные следы и водоплавающий единорог: злоключения Карла Бау

«Научный» креационизм. Мифы и предубеждения

Наука и техника
Сила притяжения нарастает Сила притяжения нарастает

Мировой ответ Китаю в сфере редкоземельных металлов — создание альянсов

Монокль
Не ешь пирожок! Не ешь пирожок!

Составляем правильное меню для тебя (без булочек!)

VOICE
Бурялом Бурялом

Перед ним появилась огромная голова зверя с вытянутой мордой и острыми ушами...

Наука и жизнь
Распоследний магнат Распоследний магнат

«Киностудия» — самопародия голливудских остряков на киноиндустрию

Weekend
Исследование показало, что видеоигры не оказывают негативного влияния на мозг детей, а наоборот, повышают их IQ Исследование показало, что видеоигры не оказывают негативного влияния на мозг детей, а наоборот, повышают их IQ

Дети, активно играющие в видеоигры, имеют высокий уровень умственной активности

Inc.
Лифтинг-прически Лифтинг-прически

Как омолодить овал лица при помощи укладки

Лиза
Почему галактики закручиваются в спирали: ученые изучили механизмы формирования звездных скоплений Почему галактики закручиваются в спирали: ученые изучили механизмы формирования звездных скоплений

Какие модели образования спиралевидных галактик выделяют учены?

ТехИнсайдер
Делать игры — это профессия: разработчик отвечает на (не)глупые вопросы Делать игры — это профессия: разработчик отвечает на (не)глупые вопросы

Правда, что в России не делают хороших игр? Как стать игровым разработчиком?

ТехИнсайдер
Мимоза Мимоза

Героиня рассказа Лены Бурковой учится находить радость в простых вещах

Grazia
Городские острова тепла вдвое снизили смертность людей из-за холода Городские острова тепла вдвое снизили смертность людей из-за холода

Городской остров тепла снижает смертность населения от холода на 51,5 процента

N+1
Открыть в приложении