Сверхмассивные черные дыры — космические объекты чудовищной массы: дыры в 10 млрд раз больше, чем наше Солнце, вероятно, являются более распространенными объектами во Вселенной, чем считалось ранее. Об этом говорит новое открытие астрономов из Калифорнийского университета в Беркли (США). Они обнаружили сверхмассивную черную дыру в созвездии Эридан на расстоянии примерно 200 млн световых лет от Земли, с массой 17 млрд солнечных масс, что близко к рекордным значениям. Исследование астрономов было опубликовано в последнем выпуске журнала Nature.
До сих пор крупнейшие сверхмассивные черные дыры были обнаружены только в ядрах очень больших галактик, находящихся в центре крупных галактических скоплений.
На данный момент рекордной массой, 21 млрд солнечных масс, обладает сверхмассивная черная дыра, найденная в скоплении галактик Кома (скопление Волос Вероники) в 2011 году. Она даже была занесена в Книгу рекордов Гиннесса.
По словам Чун-Пей Ма, руководителя научной группы, профессора Калифорнийского университета в Беркли, открытая черная дыра расположена в галактике NGC 1600, в противоположной от скопления Кома части неба, в достаточно «пустынном» месте. Профессор Чун-Пей является руководителем проекта MACS (MAssive Cluster Survey). Этот проект был основан в 2014 году. Основная его цель — исследовать звезды, черные дыры и темную материю в 100 самых массивных соседних галактиках (с массами больше чем 300 млрд солнечных масс в пределах 350 млн световых лет от Земли).
Сверхмассивная черная дыра в галактике NGC 1600 стала одним из первых успехов проекта MACS. Новые результаты основаны на анализе снимков с космического телескопа Hubble и инфракрасных спектров, полученных в обсерваториях «Джемини» на Гавайях и «Макдоналд» в Техасе.
Нет ничего удивительного в том, что исследователи находят сверхмассивные черные дыры в центре огромных галактических скоплений:
их наличие там столь же привычно, как небоскребы на Манхэттене. В то же время найденная в небольшой группе галактик сверхмассивная черная дыра подобна небоскребу в маленьком городе — это неожиданно.
«Огромные галактические скопления, такие как Кома, встречаются очень редко. Однако существует довольно много галактик, подобных NGC 1600, в галактических скоплениях среднего размера, — говорит профессор Чун-Пей. — Таким образом, главный вопрос на сегодняшний день состоит в том, является ли найденная черная дыра только верхушкой айсберга? Может быть, во Вселенной есть намного больше сверхмассивных черных дыр, которые живут не в небоскребах на Манхэттене, а в высоких зданиях где-то на равнинах Среднего Запада».
Масса обнаруженной в 2011 году в галактике NGC 4889 в скоплении Кома черной дыры-рекордсменки была определена с малой точностью — в диапазоне 3–21 млрд масс Солнца.
Полученная оценка в 17 млрд солнечных масс для черной дыры в галактике NGC 1600 является гораздо более точной: от 15,5 до 18,5 млрд солнечных масс.
Наблюдение за движением звезд вокруг центра NGC 1600 указывает на то, что найденная черная дыра является двойной. Считается, что двойные черные дыры характерны для крупных галактик, которые рождаются путем слияния меньших галактик, в центре каждой из которых располагается черная дыра. При сближении эти черные дыры начинают вращаться вокруг общего центра масс, а затем сливаются в одну черную дыру — ядро новой галактики.
Этот процесс сопровождается излучением гравитационных волн. Совсем недавно детекторам гравитационной обсерватории LIGO удалось впервые зарегистрировать сигнал от слияния черных дыр, что стало научной сенсацией. Правда, черные дыры, участвовавшие в этом событии, имели намного меньшие массы — в 29 и 36 раз больше массы Солнца.
Черные дыры образуются, когда материя становится настолько плотной, что даже свет не может выйти за ее пределы. Существует гипотеза, что сверхмассивные черные дыры могли образоваться в ранней Вселенной из газовых облаков. Изучение дальних уголков Вселенной дает ученым возможность заглянуть в прошлое и увидеть эти сверхмассивные черные дыры, которые появляются как очень яркие квазары — мощнейшие источники излучения во Вселенной. В то же время наиболее массивные из находящихся в ближней Вселенной галактики тоже могут содержать квазары в своих ядрах. По мнению профессора Чун-Пей,
обнаруженные в 2011 году его группой сверхмассивные черные дыры NGC 4889 и NGC 3842, каждая из которых весит около 10 млрд солнечных масс, могут быть покоящимися квазарами.
NGC 1600 — это довольно старая галактика, в которой не образуются новые звезды. Профессор Чун-Пей подозревает, что она может скрывать в себе древний квазар, который когда-то излучал очень интенсивно, но сейчас спит.
«Ярчайшие квазары, вероятно, представляют собой сверхмассивные черные дыры, которые не обязательно находятся в массивных галактических скоплениях, — считает Чун-Пей. — NGC 1600 стала первой сверхмассивной черной дырой, которая располагается в местной группе галактик, а не в массивном галактическом скоплении. Она может стать первым найденным потомком древнего яркого квазара, расположенного в таком месте».