Сверхмассивные чёрные дыры
Почему в центрах галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры: какие у них массы, как их наблюдают, как они росли и что показал снимок тени.
Почти в центре каждой крупной галактики лежит сверхмассивная чёрная дыра — объект массой от миллионов до миллиардов масс Солнца. Её присутствие не случайно: масса дыры тесно связана с массой и движением звёзд в центре галактики, значит, они росли вместе.
Наша дыра
В центре Млечного Пути находится Стрелец A* с массой около 4,3 миллиона солнечных. Её обнаружили по движению звёзд: звезда S2 обходит центр по эллипсу за 16 лет, разгоняясь до нескольких тысяч километров в секунду. Многолетние наблюдения этих орбит, которые вели группы Райнхарда Гензеля и Андреа Гез, принесли им Нобелевскую премию по физике 2020 года (вместе с Роджером Пенроузом). В 2022 году проект Event Horizon Telescope опубликовал снимок тени Стрельца A*.
Самые массивные
В галактике M87 находится дыра массой около 6,5 миллиарда солнечных; её тень проект EHT получил в 2019 году — это был первый такой снимок. Размер её горизонта событий превышает Солнечную систему. Есть дыры и крупнее: у самых массивных известных объектов оценки доходят до десятков миллиардов масс Солнца.
Откуда они берутся
Происхождение пока не вполне ясно. Чёрная дыра звёздной массы вырастает из умершей массивной звезды и могла бы дорасти до миллионов масс, поглощая газ и сливаясь с другими. Но «Джеймс Уэбб» нашёл сверхмассивные дыры уже в ранней Вселенной, когда ей было несколько сотен миллионов лет, и времени на такой рост едва хватает. Поэтому обсуждают, что у дыр могли быть крупные «семена»: коллапс гигантских газовых облаков сразу в тела массой в десятки тысяч солнечных.
Как они проявляют себя
- Орбиты звёзд вблизи центра.
- Яркое излучение падающего вещества: так светят квазары.
- Приливное разрушение звёзд, которые подошли слишком близко: вспышка длится месяцы.
- Гравитационные волны при слиянии дыр после слияния галактик: их будет ловить космическая антенна LISA («Гравитационные волны»).
Почему дыры в центрах галактик так распространены, — один из вопросов о развитии галактик («Галактики»). Основы физики дыр — на странице «Чёрные дыры».