Тайна черных дыр. Что скрывается в созвездии Кит

МОСКВА, 12 авг — РИА Новости, Татьяна Пичугина. На днях стала известна масса самой тяжелой черной дыры — в сорок миллиардов раз больше, чем у Солнца. Откуда во Вселенной такие невероятные объекты — в материале РИА Новости.

Черная дыра хозяйничает в центре галактики

Ученых давно интересуют галактики, центр которых представляет собой компактный источник мощного излучения. Его называют активным ядром.

Чемпионы среди такого типа объектов — квазары. Они находятся далеко за пределами Млечного Пути, но настолько яркие, что некоторые заметны с Земли. Их открыли в 1960 году, и уже тогда ученые предположили, что это ядра галактик: очень большие источники энергии сжаты в малый объем. Возможно даже, что это очень массивные черные дыры. Однако из-за чудовищного расстояния астрономы не могут детально исследовать их содержимое и точно вычислить массу.

Казалось бы, легче всего изучить ядро собственной галактики — Млечного Пути. Ярчайший источник радиоволн в созвездии Стрельца — Стрелец А* — всего в 26 тысячах световых лет от Земли. Но из-за того, что мы находимся на краю галактики в плоскости диска, центр скрыт от прямого наблюдения. Кроме того, он прячется за облаками плотного газа и балджем — областью, густо заполненной звездами.

Астрофизики полагают, что активное ядро нашей галактики включает в себя черную дыру, и довольно точно вычислили ее массу по движению окружающих звезд. Оказалось, что она лишь в четыре миллиона раз тяжелее Солнца.

"Спектр-РГ" заглянет в ядро

Считается, что черная дыра образуется при сжатии вещества звезды. Сила ее гравитации растет и в конце концов вызывает коллапс — обрушение вещества из внешних слоев внутрь. В результате возникает очень компактный, но сверхмассивный объект. Чтобы от него оторваться, нужно преодолеть скорость света, а поскольку это невозможно, то ничто не покидает пределы черной дыры — ни атом, ни фотон.

У черной дыры нет поверхности в обычном понимании, а есть некая граница, называемая горизонтом событий, за которую не проникает никакое излучение. Все, что попадает на горизонт событий, летит в черную дыру.

Черные дыры остаются гипотетическими объектами, поскольку наблюдать их напрямую невозможно. Однако и косвенных астрофизических данных достаточно, чтобы не сомневаться в их существовании. Сами они ничего не излучают, но порождают вокруг себя определенные процессы, проявляющиеся в различных диапазонах длин волн.

Особенно характерен рентгеновский диапазон. Такое излучение создают электроны, разогнанные магнитным полем вблизи черной дыры до световых скоростей. Его еще называют синхротронным, потому что генерируют искусственно на Земле в ускорителях-синхротронах. Собирать данные об активных ядрах галактик — одна из задач запущенной в июне этого года космической обсерватории "Спектр-РГ".

Сейчас ученые получили в свои руки совершенно новый инструмент наблюдения за черными дырами — гравитационно-волновой детектор LIGO. В 2015 году он впервые зафиксировал гравитационные волны от слияния пары черных дыр. Пока его разрешения недостаточно, чтобы определить точное положение источника на небе, но после модернизации в этом направлении ожидается прорыв.

Большие надежды ученые возлагают на радиоинтерферометры, способные обнаружить тень черной дыры на фоне подсветки из более ярких объектов. Как выглядит тень, примерно показано в фильме "Интерстеллар", консультантом которого выступил нобелевский лауреат Кип Торн.

Наиболее четко тень черной дыры можно разглядеть в миллиметровом диапазоне (невидимом глазу). Это одна из задач космической обсерватории "Миллиметрон", разрабатываемой российскими учеными.

Чемпион среди черных дыр

Ученые видят либо "легкие" черные дыры, в десятки и сотни масс Солнца, либо сверхмассивные — в миллионы и даже миллиарды. Промежуточных вариантов не наблюдается, хотя в моделях астрофизики их активно используют.

До сих пор самой массивной считалась черная дыра в ядре галактики M87 в созвездии Девы — примерно в четыре миллиарда раз тяжелее Солнца.

И вот теперь рекорд побит. Ученые из Германии под руководством Киануш Мерган, используя результаты наблюдений очень большого телескопа VLT на Гавайях, детально проанализировали данные о яркости центра огромной эллиптической галактики Holmberg 15A, расположенной в кластере галактик Abel 85, видимом в созвездии Кит.

Их смущало, что ядро Holmberg 15A аномально больше и тусклее других активных ядер галактик (хотя это ярчайший объект в галактическом кластере). Попробовали объяснить это с помощью моделирования и пришли к выводу, что там находится черная дыра в 40 миллиардов масс Солнца.

Отдельный вопрос — как возможно существование таких объектов. Если они образуются за счет поступления вещества из галактики, то масса накапливается очень долго. Но как быть с квазарами? Эти объекты, в ядрах которых находятся сверхмассивные черные дыры, удалились от нас на очень большие расстояния, значит, они возникли в еще юной Вселенной. Стало быть, тогда происходили какие-то процессы, которые концентрировали энергию так, чтобы образовались сверхмассивные черные дыры.