Ученые измерили диаметр самой крупной черной дыры Вселенной

https://ria.ru/20160213/1373481859.html

Ученые измерили диаметр самой крупной черной дыры Вселенной

Ученые измерили диаметр самой крупной черной дыры Вселенной — РИА Новости, 13.02.2016

Ученые измерили диаметр самой крупной черной дыры Вселенной

Орбитальный телескоп «Хаббл» помог ученым определить положение горизонта событий, своеобразный «диаметр», крупнейшей черной дыры Вселенной, расположенной в центре эллиптической галактики NGC 4889.

2016-02-13T10:23

2016-02-13T10:23

2016-02-13T10:29

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/1373481859.jpg?13734733281455348558

сша

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2016

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

космос — риа наука, сша, наса, хаббл, черная дыра

Наука, Космос — РИА Наука, США, НАСА, Хаббл, черная дыра

МОСКВА, 13 янв – РИА Новости. Орбитальный телескоп «Хаббл» помог ученым определить положение горизонта событий, своеобразный «диаметр», крупнейшей черной дыры Вселенной, расположенной в центре эллиптической галактики NGC 4889, сообщает сайт космического телескопа.

Считается, что в центре большинства массивных галактик существует, по крайней мере, одна сверхмассивная черная дыра. Причины образования этих объектов пока не совсем ясны. Наблюдения за искривлением пространства вокруг них позволяют говорить о том, что типичная масса сверхмассивных черных дыр находится в диапазоне от миллиона до нескольких миллиардов масс Солнца.

До недавнего времени наиболее массивным объектом такого рода считалась черная дыра в центре галактики М87, которая расположена на расстоянии в 53 миллиона световых лет в созвездии Девы. Относительно недавно на этот титул начала претендовать черная дыра в галактике NGC 4889, которая принадлежит к сверхскоплению Волосы Вероники. Расстояние между этой галактикой и нашей планетой составляет примерно 335 миллионов световых лет.

Данная черная дыра является, скорее всего, действительно гигантским объектом – ее минимальный вес составляет 9,8 миллиарда, а максимальный — 27 миллиардов солнечных масс. Так как разброс этих значений был слишком большим,  многие астрономы сомневаются в том, что она является текущим держателем рекорда и считают другие черные дыры главными «тяжеловесами» Вселенной.

Астрономы нашли две рекордно тяжелые черные дыры

5 декабря 2011, 17:44

Измерение ее массы затруднено тем, что NGC 4889 сейчас является, по сути, мертвой галактикой, так как ее черная  уничтожила все запасы холодного газа в ней, пригодных для формирования новых звезд. Поэтому сейчас она находится на «голодном пайке» и почти не поглощает материи и не излучает часть ее в виде джетов, сверхгорячих пучков плазмы, разогнанных до околосветовых скоростей.

Новые замеры, проведенные при помощи «Хаббла» и ряда других наземных и орбитальных телескопов, помогли ученым вычислить где расположен горизонт событий этой черной дыры – поверхность воображаемой сферы, при пересечении которой материя и свет уже никак не могут  вырваться из гравитационных «объятий» сингулярности.

Астрономы застали за «обедом» галактику-каннибала в созвездии Девы

25 июня 2015, 15:03

Таким образом, диаметр этой сферы, который физики называют «шварцшильдовским», представляет собой, очень грубо говоря, диаметр самой черной дыры, зная который, ученые могут вычислить ее точную массу.

Как оказалось, размеры этой черной дыры оказались действительно гигантскими – за пределы ее горизонта событий легко вместится десять Солнечных систем, выстроенных одна за другой. Ее диаметр составляет 130 миллиардов километров. Для сравнения, черные дыры, породившие недавно открытые гравитационные волны, обладали диаметром всего в 150-200 километров.

Масса черной дыры, вычисленная с учетом этого диаметра, составляет 21 миллиард солнечных масс, что ближе к верхней планке предыдущих оценок, чем к нижней. Это в принципе позволяет NGC 4889 претендовать на статус галактики, в которой обитает крупнейшая, или, по крайней мере, одна из самых больших черных дыр во Вселенной.

Размеры черных дыр — большие и маленькие черные дыры

Представьте себе любой предмет. Если к нему приложить достаточно усилий, то вы сможете уменьшить этот объект в размерах, сжав его.

Когда вы это делаете, гравитация на поверхности объекта становится сильнее. Чем меньше становятся объекты при одинаковой массе, тем сильнее становится их гравитационное притяжение.

Что произойдет, если Солнце станет настолько маленьким, что его радиус будет меньше нескольких километров? Его поверхностная гравитация при этом станет настолько большой и мощной, что ничто рядом с этим объектом не может ускользнуть, даже не свет. Это и будет черная дыра.

Рисунок художника показывает двух кандидатов в сверхмассивные черные дыры в сердце квазара под названием PKS 2131-021. На этом изображении системы видно, как гравитация черной дыры на переднем плане (справа) искажает свет ее компаньона, имеющего мощную струю. Масса каждой черной дыры примерно в сто миллионов раз превышает массу нашего Солнца, а черная дыра на переднем плане чуть менее массивна. © Caltech/R. Hurt (IPAC)

Астрономы используют термин горизонт событий или радиус Шварцшильда, который является радиусом воображаемой сферы, определяющей точку невозврата — то есть самой черной дыры.

Если объект пересекает горизонт событий, он попадает в черную дыру и уже никогда не сможет вернуться наружу. С технической точки зрения радиус горизонта событий определяется как радиус, при котором скорость убегания от черной дыры равна скорости света.

Таким образом, даже свет не может вырваться из гравитационного поля черной дыры, если он пересекает горизонт событий. А как насчет массы, упавшей в черную дыру? Предположительно, она достигает точки бесконечно малого размера и бесконечной плотности, сингулярности.

Первое реальное изображение черной дыры M87*
© NSF

Размер горизонта событий зависит от массы черной дыры. Чем массивнее черная дыра, тем больше ее радиус.

Горизонт событий составляет 3 километра для Солнца (1 M☉) или любого объекта массой в одну солнечную массу.

Для более массивных черных дыр размер горизонта событий увеличивается линейно; черная дыра массой в десять солнечных будет иметь 30-километровый горизонт событий.

Или, другими словами, если сжимается объект с массой в десять солнечных (10 M☉), он должен коллапсировать в 30-километровую область, чтобы образовалась черная дыра и горизонт событий.

Черная дыра средней массы — это класс черных дыр с массой в диапазоне 102 —105 масс Солнца: значительно больше, чем у звездных черных дыр, но меньше, чем у сверхмассивных черных дыр. Средний размер такой черной дыры будет равен примерно радиусу Земли (~6400 км).

Сверхмассивная черная дыра — это тип черной дыры, масса которой может превышать массу Солнца в миллионы или миллиарды раз (105 – 1010 M☉). Размер такой черный дыры может варьироваться от 0.001 до 400 астрономических единиц (от 150 тыс. до 60 млрд. км).

Микро-черные дыры, также называемые мини-черными дырами или квантово-механическими черными дырами, представляют собой гипотетические маленькие (<1 M☉) черные дыры. Концепция о том, что могут существовать черные дыры, масса которых меньше массы звезды, была введена в 1971 году Стивеном Хокингом. Чёрная дыра с массой, равной массе Земли, обладала бы радиусом Шварцшильда около 9 мм. При массе Луны, размер такой черной дыры был бы равен 0,1-0,2 миллиметра.

И наконец, планковская черная дыра — это гипотетическая черная дыра с минимально возможной массой, которая равна планковской массе. Масса у нее будет порядка 10−5 грамм (планковская масса), а радиус — 10−35 м (планковская длина).

Плотность вещества такой чёрной дыры будет составлять около 1094 кг/м³ и, возможно, является максимальной достижимой плотностью массы.

Подпишитесь на наш канал в Telegram

Праймер для черных дыр

Праймер для черных дыр

Недавние открытия

EHT Исследование гигантской черной дыры Млечного Пути Поддерживается телескопами НАСА

Несколько телескопов, в том числе Chandra, наблюдали гигантскую черную дыру Млечного Пути одновременно с телескопом горизонта событий (EHT). Эти совместные усилия позволили понять, что происходит за пределами поля зрения EHT. Эти данные помогут астрономам лучше понять сложный процесс «аккреции», когда материал падает на черную дыру и внутрь нее. В частности, рентгеновские лучи от Чандры показывают горячий газ, который был унесен ветром из черной дыры, известной как Стрелец А*. Авторы и права: Рентген: NASA/CXC/SAO; ИК: NASA/HST/STScI. Врезка: Радио (коллаборация EHT) БОЛЬШЕ

«Чандра» делает рентгеновские снимки совместно с телескопом «Горизонт событий»

Телескоп «Горизонт событий» (EHT), сеть радиоантенн по всему земному шару, сделал первое изображение горизонт событий черной дыры. Эта черная дыра находится в галактике Мессье 87, или M87, на расстоянии около 60 миллионов световых лет от Земли. Чандра много раз изучала M87 за свою 20-летнюю миссию и видит гораздо более широкое поле зрения, чем EHT. «+» отмечает место на изображении Chandra слева для местоположения изображения EHT справа (не в том же масштабе)

Авторы и права: Слева: NASA/CXC/SAO; Справа: коллаборация Event Horizon Telescope. ПОДРОБНЕЕ

Стрелец A*

Одна из самых важных черных дыр для изучения — та, что находится в центре нашей галактики Млечный Путь. Эта черная дыра, известная как Стрелец A*, примерно в 4 миллиона раз превышает массу Солнца, и Чандра многое рассказала о ее поведении и истории. Оптические телескопы не могут видеть центр нашего Млечного Пути, который окутан густыми облаками пыли и газа в плоскости галактики. Однако горячий газ и заряженные частицы, движущиеся почти со скоростью света, производят рентгеновское излучение, проникающее сквозь эту пелену.

Всего через несколько месяцев после запуска «Чандра» сделала то, на что не был способен ни один другой оптический или рентгеновский спутник: отделить излучение от окружающего горячего газа и близлежащих компактных источников, которые не позволили другим спутникам обнаружить этот новый рентгеновский спутник. источник лучей. Данные Чандры о Стрельце А* и его окрестностях были названы астрономами «золотой жилой».

Чандра также измерила выход энергии и факел от Стрельца А*. быстрота изменений в рентгеновском излучении указывает на то, что они происходят вблизи горизонта событий, или точки невозврата, вокруг черной дыры, а низкая интенсивность рентгеновских лучей предполагает, что Стрелец А* является голодающим черным дыра.

Узнайте больше о Стрельце A*

Основы

Иллюстрация: ESO, ESA/Hubble, M.Kornmesser/N.Bartmann; Метки: NASA/CXC

Что такое черная дыра?
Когда у звезды закончится ядерное топливо, она разрушится. Если ядро ​​или центральная область звезды имеет массу, превышающую массу трех Солнц, никакие известные ядерные силы не могут предотвратить образование ядром глубокой гравитационной деформации в пространстве, называемой черной дырой.

Черная дыра не имеет поверхности в обычном понимании этого слова. Существует просто область или граница в пространстве вокруг черной дыры, за которую мы не можем видеть. Эта граница называется горизонтом событий. Радиус горизонта событий (пропорциональный массе) очень мал, всего 30 километров для невращающейся черной дыры с массой в 10 Солнц.

Все, что выходит за горизонт событий, обречено на раздавливание по мере того, как все глубже погружается в гравитационный колодец черной дыры. Ни видимый свет, ни рентгеновские лучи, ни любая другая форма электромагнитного излучения, ни любая частица, какой бы энергичной она ни была, не может ускользнуть.

Анатомия сверхмассивной черной дыры:
Считается, что сверхмассивные черные дыры с массой в несколько миллионов звезд находятся в центре большинства крупных галактик. Доказательства исходят от оптических и радионаблюдений, которые показывают резкое увеличение скоростей звезд или газовых облаков, вращающихся вокруг центров галактик. Высокие орбитальные скорости означают, что что-то массивное создает мощное гравитационное поле, ускоряющее звезды. Рентгеновские наблюдения показывают, что большое количество энергии вырабатывается в центрах многих галактик, предположительно в результате падения вещества в черную дыру.

аккреционный диск Диск из газа и пыли, который может скапливаться вокруг центра гравитационного притяжения, такого как обычная звезда, белый карлик, нейтронная звезда или черная дыра. Когда газ закручивается по спирали из-за трения, он нагревается и излучает излучение.

горизонт событий Воображаемая сферическая поверхность, окружающая черную дыру, с радиусом, равным радиусу Шварцшильда, в пределах которого никакое событие не может быть замечено, услышано или известно стороннему наблюдателю.

сингулярность Точка во вселенной, где плотность материи и гравитационное поле бесконечны, как в центре черной дыры.

релятивистская струя Мощная струя излучения и частиц, движущаяся со скоростью, близкой к скорости света.

Подробнее в нашем полевом справочнике по черным дырам

Охотник за черными дырами

Благодаря своим уникальным свойствам Чандра не имеет себе равных, как зонд черной дыры — как вблизи, так и вдали. Чандра не может «заглянуть» в черные дыры, но может раскрыть многие их загадки. Используя Чандру, ученые нашли доказательства существования черных дыр среднего размера, обнаружили скрытые популяции и оценили количество черных дыр во Вселенной. Они изучили свои привычки в еде и то, как быстро они вращаются. Они нашли черную дыру, издававшую самую глубокую ноту, когда-либо обнаруженную во Вселенной, и еще одну, вызвавшую самый мощный взрыв. Они нашли прямое свидетельство существования звезды, которая была разорвана сверхмассивной черной дырой. Они наблюдали две сверхмассивные черные дыры, вращающиеся вокруг одной и той же галактики, которым суждено столкновение. Наблюдения Чандры убедительно подтвердили реальность «горизонта событий».

Некоторые открытия Чандры о сверхмассивных черных дырах были ожидаемыми, а другие неожиданными! Вот несколько основных моментов:

ОЖИДАЕТСЯ И ОБНАРУЖЕНО:
Тысячи сверхмассивных черных дыр. Эти черные дыры расположены в центрах галактик, и Чандра показал, что они демонстрируют широкий диапазон размеров и уровней взрывной активности.

ПОДРОБНЕЕ
 

 

НЕОЖИДАННО:
Обнаружение черной дыры в миллион раз массивнее Солнца в карликовой галактике со звездообразованием является убедительным признаком того, что сверхмассивные черные дыры могут образовываться быстрее, чем галактика, в которой они находятся. Это имеет значение для понимания образования галактик и черных дыр в ранней Вселенной. ЕЩЕ

НЕОЖИДАННО:
Исследование девяти галактик, проведенное компанией Chandra, показывает, что большая часть энергии, высвобождаемой материей, падает на сверхмассивные черные дыры. в этих галактиках имеет форму высокоэнергетических струй, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, от черной дыры. ПОДРОБНЕЕ

 

НЕОЖИДАННО:
Изображения, сделанные Чандра, показали, что во многих галактиках есть джеты высокоэнергетических частиц, которые простираются до внешних пределов галактики и влияют на внешний вид и эволюцию этих галактик. Эти джеты генерируются материей, падающей на сверхмассивные черные дыры в центрах галактик.

ЕЩЕ

Ожидайте новых поразительных откровений о жизни черных дыр, поскольку Chandra продолжает свою миссию по исследованию нашей Вселенной.



Активная галактика NGC 1275 также является хорошо известным источником радио (Персей А) и сильным излучателем рентгеновских лучей из-за наличия черной дыры в центре галактики. Бегемот также находится в центре скопления галактик, известного как скопление Персея. БОЛЬШЕ



Галактики могут сливаться, и при этом могут сталкиваться сверхмассивные черные дыры в их центрах. Так обстоит дело с NGC 6240, где Чандра находит две гигантские черные дыры — яркие точечные источники в середине изображения — удалены друг от друга всего на 3000 световых лет. ЕЩЕ



Галактика Центавр A хорошо известна впечатляющей струей вытекающего вещества (на этом изображении Чандры она направлена ​​из середины в верхний левый угол), которая создается гигантской черной дырой в центре галактики. Чандра также раскрыла информацию о черных дырах меньшего размера по всему Центавру А. ЕЩЕ


Вопросы и ответы

Как образуются черные дыры? Как правило, черные дыры образуются всякий раз, когда достаточное количество материи сжимается в достаточно маленьком пространстве. Чтобы превратить Землю в черную дыру, нам пришлось бы сжать всю ее массу в область размером с шарик! Черные дыры звездной массы образуются, когда у массивной звезды (более чем в 25 раз превышающей массу нашего Солнца) заканчивается топливо и ее ядро ​​схлопывается. Образование сверхмассивных черных дыр более загадочно. Они могут быть созданы, когда черные дыры звездной массы сливаются и поглощают материю вокруг себя, или в результате коллапса гигантских облаков пыли и газа.

Могут ли рентгеновские телескопы увидеть черную дыру? Никакой свет любого рода, включая рентгеновские лучи, не может выйти из-под горизонта событий черной дыры. Рентгеновские лучи, которые Чандра наблюдает вблизи черных дыр, исходят от материи, близкой к горизонту событий черных дыр. Материя нагревается до миллионов градусов, когда ее притягивает к черной дыре, поэтому она светится в рентгеновских лучах.

Как найти черные дыры с помощью Чандры, если вы их не видите? Поиск черных дыр — дело непростое. Один из способов обнаружения черных дыр — поиск рентгеновского излучения диска горячего газа, вращающегося в сторону черной дыры. Трение между частицами в диске нагревает их до многих миллионов градусов, и они испускают рентгеновские лучи. Такие диски были обнаружены в двойных звездных системах, состоящих из нормальной звезды на близкой орбите вокруг черной дыры звездной массы и, в гораздо большем масштабе, вокруг сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.

Что происходит с объектами, когда они подходят слишком близко к черной дыре? Объекты могут вращаться вокруг черной дыры без каких-либо серьезных последствий до тех пор, пока размер их орбиты намного превышает диаметр горизонта событий черной дыры, который составляет около 30 километров для звездной черной дыры и многие миллионы километров для сверхмассивной черной дыры. Но если какой-либо объект подойдет слишком близко, его орбита станет нестабильной, и объект упадет в черную дыру.

Все ли вещество в диске вокруг черной дыры обречено упасть в черную дыру? Нет, иногда газ будет выходить горячим ветром, который сдувается с диска на высоких скоростях. Еще более драматичны высокоэнергетические струи, которые, как показывают рентгеновские и радионаблюдения, взрываются вдали от некоторых сверхмассивных черных дыр. Эти джеты могут двигаться почти со скоростью света в узких лучах и преодолевать расстояния в сотни тысяч световых лет.

Растут ли черные дыры, когда в них падает материя? Да, масса черной дыры увеличивается на количество захваченной массы. Для черной дыры звездной массы радиус горизонта событий увеличивается примерно на 3 километра на каждую захваченную солнечную массу.

Существуют ли пределы роста черной дыры? Теоретически черные дыры могут расти без ограничений. Однако во Вселенной черные дыры не имеют бесконечного запаса пищи! Рано или поздно они поглотят всю материю в пределах своей гравитационной досягаемости. На материю дальше может воздействовать гравитационное поле черной дыры, как на нас на Земле воздействует массивная черная дыра в центре Млечного Пути, но она не упадет за ее горизонт событий.

Может ли материя вернуться из черной дыры? Нет, даже если бы материя могла двигаться со скоростью света, она не смогла бы убежать, когда упадет за горизонт событий. Это связано с тем, что гравитационное поле внутри черной дыры настолько сильное, что пространство искривляется само по себе. Все, что падает в черную дыру, может двигаться только в одном направлении — к сингулярности (точке бесконечной плотности, где законы физики, какими мы их знаем, нарушаются) в центре. Стивен Хокинг показал, что квантовая теория подразумевает, что черные дыры должны излучать излучение. Прогнозируется, что это излучение будет чрезвычайно слабым и необнаружимым, за исключением гипотетических черных дыр с массой меньше массы кометы, и их еще предстоит наблюдать.

Дополнительные вопросы и ответы о черных дырах http://chandra. si.edu/resources/faq/black_hole/bhole-main.html

Подкасты Chandra


о черных дырах

Правда и ложь о черных дырах

Black Holes: Tall, Grande, Venti

Достаточно двух цифр

Дополнительные модули — http://chandra.si.edu/resources/podcasts/by_category_bh.html

Скачать раздаточный материал

M87: Chandra захватывает рентгеновские лучи в координации с EHT

Black Hole Primer with Chandra

Попробуйте задание

Paper Circuits: Blackhole edition (дополнительная информация)

Pixel Battleship: простая визуализация с M87 (дополнительная информация)

Опубликовано: 6 апреля 2019 г.

Сколько места занимает черная дыра?

Черные дыры чаще всего обсуждают с точки зрения их массы, но какой объем на самом деле имеют эти здоровенные невидимые объекты?

К Кейтлин Буонджорно  | Опубликовано: 27 апреля 2020 г.

ПОХОЖИЕ ТЕМЫ: ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ

Художественная иллюстрация сверхмассивной черной дыры.

NASA/JPL-Caltech

В центре Млечного Пути скрывается гигантская черная дыра, масса которой в несколько миллионов раз превышает массу Солнца. Как и все черные дыры, этот сверхмассивный монстр по имени Стрелец А* пожирает все, что падает слишком близко, включая свет. Однако потребление материала — это лишь один из способов, которым эти монстры вырастают до поистине астрономических размеров, достигая умопомрачительного веса. Хотя астрономы часто говорят о черных дырах как о гигантских объектах, важно помнить, что они обычно имеют в виду массу объекта, а не его физический размер.

Итак, один очевидный вопрос: сколько места занимают различные типы черных дыр?

Весовые категории черных дыр

Стандартная черная дыра, известная как черная дыра звездной массы, образуется, когда массивная звезда (более 8 солнечных масс) достигает конца своей жизни. Израсходовав последнее из оставшегося ядерного топлива, неоспоримая гравитация звезды заставляет ее быстро коллапсировать, прежде чем отскочить наружу в эпическом взрыве, известном как сверхновая. То, что останется, в зависимости от массы звезды, будет либо нейтронной звездой, либо черной дырой. Масса этих черных дыр может составлять от пары до нескольких десятков масс Солнца.

Однако происхождение сверхмассивных черных дыр, таких как Стрелец A*, масса которых может составлять от миллионов до миллиардов масс Солнца, остается неизвестным. Астрономы знают, что их экстремальные размеры и масса, по-видимому, связаны с галактиками, которые они называют домом, причем самые большие сверхмассивные черные дыры находятся в центрах самых больших галактик.

Этот ряд свидетельств — а также недавние свидетельства существования теоретического класса черных дыр среднего размера, называемых черными дырами промежуточной массы (масса которых варьируется от сотен до миллиона солнечных), — кажется, предполагает, что сверхмассивные черные дыры могут получить свое вес после того, как бесчисленные черные дыры звездной массы и промежуточной массы сливаются вместе в течение эонов.

И хотя ясно, что разные типы черных дыр могут сильно различаться по массе, менее очевидно, насколько они различаются по размеру.

Что, если бы Земля и Солнце были черными дырами?

Чтобы исследовать размеры черных дыр, давайте сначала рассмотрим два объекта, с которыми мы более знакомы: Земля и Солнце.

Земля имеет массу около 6×10 24 кг. И хотя это больше, чем любой человек может себе представить, когда дело доходит до черных дыр, Земля ничтожна.

Чтобы создать черную дыру, вам нужна масса, достаточная для того, чтобы гравитация объекта преодолела любые внешние силы, препятствующие его полному коллапсу. Вот почему не существует известных черных дыр, таких же легких, как Земля, — у них просто не будет достаточно массы, чтобы полностью разрушиться. (Тем не менее, некоторые ученые считают, что может существовать класс древних первичных черных дыр, образовавшихся в первые несколько мгновений после Большого взрыва. Эти теоретические черные дыры могут варьироваться от менее массивных, чем скрепка, до масс, в десятки тысяч раз превышающих массу Солнца. .)

Считается, что в центре черной дыры находится бесконечный гравитационный колодец в ткани пространства-времени, называемый гравитационной сингулярностью. Эта сингулярность бесконечно плотна, и все, что достигает ее, остается там навсегда. Внешний край черной дыры, называемый горизонтом событий, — это граница, за которой ничто не может избежать гравитационного притяжения черной дыры, включая свет. Начало этого горизонта событий зависит от массы черной дыры и впервые было рассчитано немецким астрономом Карлом Шварцшильдом в 1919 году.16.

Используя расчет радиуса Шварцшильда, черная дыра размером с Землю будет иметь радиус менее одного дюйма, что делает ее размером примерно с мячик для пинг-понга. Солнце, с другой стороны, будет иметь радиус чуть менее двух миль.

С помощью телескопа «Горизонт событий» ученые получили изображение черной дыры в центре галактики M87, очерченное излучением горячего газа, вращающегося вокруг нее под действием сильной гравитации вблизи ее горизонта событий.

Сотрудничество с Event Horizon Telescope и др.

Какие самые маленькие из известных черных дыр?

Черные дыры, как известно, трудно найти ученым. Это связано с тем, что, в отличие от звезд, свет, попадающий в пределы горизонта событий черной дыры, никогда не будет виден. Однако иногда у черной дыры есть аккреционный диск — ореол материала вокруг черной дыры, который светится, когда он яростно стирается. Свет, излучаемый такими аккреционными дисками, позволяет ученым находить эти невидимые объекты. Астрономы также обнаруживают черные дыры, замечая, как они влияют на другие объекты, включая звезды. Например, ученые открыли Стрелец A* после того, как заметили странное поведение семи звезд, вращающихся вокруг него.

С помощью этих методов ученые за прошедшие годы нашли множество кандидатов в черные дыры, в том числе самую маленькую из известных черных дыр, расположенную в двойной системе под названием GRO J1655-40. Видимая звезда-компаньон в этой системе сбрасывает газ на черную дыру, производя достаточно энергии для питания микроквазара.

Квазары развиваются в чрезвычайно ярких активных ядрах галактик, которые являются центрами галактик, в которых находится сверхмассивная черная дыра, окруженная ярким и энергичным аккреционным диском. По оценкам, черная дыра в GRO J1655-40 весит примерно в 5,4 раза больше массы Солнца, что дает ее радиус около 10 миль. Изучая такие микроквазары, астрономы надеются лучше понять возможную связь между монстрами, скрывающимися в галактических ядрах, и более мелкими аккрецирующими черными дырами, разбросанными по галактикам.

В 2008 году ученые полагали, что нашли черную дыру еще меньшего размера, но позже та же команда скорректировала массу. Любые черные дыры меньшего размера, скорее всего, возникли бы в результате слияния двух нейтронных звезд, а не коллапса умирающей звезды. Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория обнаружила гравитационные волны от возможного слияния нейтронных звезд в 2017 году, всего через два года после первого обнаружения гравитационных волн. Гравитационные волны, испускаемые во время слияний, дают ученым новый способ идентифицировать черные дыры в пределах 100 миллионов световых лет от Земли.

На другом конце спектра размер черной дыры звездной массы зависит от того, насколько массивной была исходная звезда. Самая массивная звезда, обнаруженная на сегодняшний день, — R136a1, ее масса в 315 раз превышает массу Солнца. Если бы он сохранил свою нынешнюю массу, образовавшаяся в результате его неизбежного коллапса черная дыра имела бы радиус около 578 миль. Несмотря на большие размеры по сравнению с самыми маленькими из известных черных дыр, даже эта массивная черная дыра звездной массы меркнет по сравнению со своими сверхмассивными собратьями.

RO J1655-40 (обозначен синим цветом) — второй так называемый «микроквазар», обнаруженный в нашей галактике.

Европейское космическое агентство, НАСА и Феликс Мирабель (Французская комиссия по атомной энергии и Институт астрономии и космической физики/Conicet Аргентины)

Насколько велики черные дыры промежуточной массы?

Между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами находятся черные дыры промежуточной массы: долгожданное «недостающее звено» в эволюции черных дыр. На сегодняшний день найдено всего несколько кандидатов в черные дыры средней массы, в том числе один, обнаруженный космическим телескопом Хаббл ранее в этом году. Эти объекты еще труднее найти, потому что они, как правило, менее активны, если поблизости нет «топлива», которое можно было бы поглотить.

Недавно обнаруженная Хабблом черная дыра имеет массу более чем в 50 000 раз больше массы Солнца. Обнаруженный в далеком плотном звездном скоплении на окраине более крупной галактики, именно там астрономы ожидали найти доказательства существования этих «недостающих звеньев». При массе в десятки тысяч солнечных кандидат в черную дыру промежуточной массы по-прежнему будет иметь радиус, равный одной пятой радиуса Солнца, или примерно в два раза больше радиуса Юпитера.

И хотя черные дыры промежуточной массы значительно большие, их масса составляет от 100 до 100 000 масс Солнца. Между тем сверхмассивные черные дыры могут достигать массы Солнца в миллиарды раз.

Оценка сверхмассивных черных дыр

Расположенная в 26 000 световых годах от Солнца, центральная черная дыра нашей галактики, Стрелец A*, имеет радиус примерно в 17 раз больше, чем у Солнца, а это означает, что она вполне могла бы находиться на орбите Меркурия. И хотя она весит около 4 миллионов солнечных масс, черная дыра Млечного Пути мала по сравнению с некоторыми другими сверхмассивными черными дырами, скрывающимися в центре других галактик.

Самая массивная сверхмассивная черная дыра, обнаруженная на сегодняшний день, находится в скоплении галактик Abell 85. В центре этого скопления находится галактика Holm 15A, масса которой оценивается в 2 триллиона солнечных. Сам центр этой галактики почти такой же большой, как Большое Магелланово Облако, радиус которого составляет 7000 световых лет.

В 700 миллионах световых лет от Земли это скопление было в два раза больше, чем расстояние любого предыдущего измерения черной дыры, когда обсерватория Вендельштейна USM Университета Людвига-Максимилиана и Очень Большой Телескоп Европейской южной обсерватории начали собирать данные. Они обнаружили, что черная дыра в центре Holm 15A имеет колоссальные 40 миллиардов солнечных масс, или примерно две трети массы всех звезд Млечного Пути. При такой массе он имеет диаметр, равный размеру всей Солнечной системы, поразительный размер для любого отдельного объекта.