Крупнейшая черная дыра с надежной оценкой массы оказалась весом в 40 миллиардов Солнц


Астрономы оценили массу крупной
черной дыры в центре галактики Holmberg 15A, она оказалась равна примерно
40 миллиардам масс Солнца. Это наибольшее значение, полученное надежным методом на основе кинематики звезд, а не исходя из косвенных
закономерностей, пишут авторы в препринте на arXiv.org.

Черная дыра — это объект
с экстремальной гравитацией, не позволяющей никакому материальному телу покинуть окрестности. Обычно размером черной дыры считают горизонт событий —
область, из-под которой не может выбраться свет. Диаметр горизонта событий
прямо пропорционален массе черной дыры. Помимо массы, ее характеризует только
момент вращения и электрический заряд.

В природе встречаются
разные черные дыры, их масса лежит в диапазоне от единиц до миллиардов солнечных. Предполагается, что существуют черные дыры и за пределами этого диапазона, но это пока не было
доказано. Черные дыры звездных масс получаются в результате эволюции крупных
светил. Самые крупные примеры — сверхмассивные черные дыры (СМЧД) — встречаются
в центрах галактик, и подробностей об их происхождении известно мало. В частности, к этому
типу относится объект в центре галактики M87, тень от которого удалось пронаблюдать ранее в
этом году.

Существует множество
способов оценки массы СМЧД, но большинство из них опирается на косвенные зависимости
между величинами, зачастую установленными эмпирически и не имеющими четкого
теоретического обоснования. В частности, к ним относятся соотношения между массой СМЧД и дисперсией скоростей в ядре галактики, светимостью галактики, массой
звезд и радиусом, на котором меняется характер взаимосвязи поверхностной
яркости с расстоянием.

Самыми массивными
считаются черные дыры в центрах квазаров, однако их оценка проведена на основе
энерговыделения и опирается на множество предположений. Также из-за большой
удаленности этих объектов их детальное исследование невозможно. Из относительно
близких галактик экстремально тяжелая черная дыра предполагаются в центре IC
1101, но ее оценка строится на косвенных соотношениях и также не может
считаться окончательной.

Читать ещё:  Virgin Orbit протестировала сброс ракеты-носителя LauncherOne с самолета

Наиболее надежными методами считаются прямые, то есть позволяющие получить оценки массы из динамики звезд или газа в непосредственных окрестностях
СМЧД. На данный момент определенные этим способом наиболее массивные объекты
расположены в центре галактик NGC 4889 и NGC 1600 — около 20 и 17 миллиардов
масс Солнца, соответственно.

В работе под руководством
Киануша Мехргана (Kianusch Mehrgan) детально исследовалось ядро Holmberg 15A.
Это гигантская эллиптическая галактика, ярчайшая в своем скоплении Abell 85. Как
и большинство подобных объектов, она обладает пониженной яркостью в центре,
однако в данном случае ядро исключительно велико и тускло. Авторы использовали данные
новых спектральных наблюдений центра Holmberg 15A, которые показывают скорость источников
света, для создания правдоподобной модели орбитального движения звезд в этой
области.

Оказалось,
что в наилучшей степени воспроизвести данные наблюдений удается, предполагая, что в центре находится черная дыра с массой 40±8 миллиардов солнечных, что делает
ее самым тяжелым объектом, масса которого была определена при помощи моделирования
динамики. В таком случае удается воспроизвести многие наблюдаемые свойства
галактики, такие как экстремально большое и тусклое ядро. В то же время полученная масса значительно отличается от предсказаний косвенных методов: в частности,
она в 9 раз больше ожидаемой, исходя из соотношения с дисперсией скоростей.

Астрономы намерены
продолжить изучение объекта, например, проводя более детальное моделирование и
сравнивая наблюдаемые величины с результатами космологических симуляций. Авторы
надеются, что это позволит узнать историю образования центральных областей
гигантских эллиптических галактик, которые должны получаться в результате
слияния крупных предшественников. Также исследователи отмечают, что, исходя из
полученной оценки массы, радиус тени данной черной дыры лишь слегка не
дотягивает до текущих возможностей Телескопа горизонта событий — 18 микросекунд
дуги против 25. Вполне вероятно, что переход на более короткие волны или другие
улучшения позволяет напрямую проверить сделанную оценку.

Читать ещё:  Телескоп «Субару» запечатлел 1800 прежде неизвестных астрономам сверхновых

Ранее ученые использовали фотографию тени черной дыры для получения новых ограничений на массу темной материи, впервые увидели рождение черной дыры и нашли внезапно пробудившуюся черную дыру.

Тимур Кешелава

Опубликовано: 31.07.2019 в 05:00

Автор:

Категории: Новости астрономии

Оставить комментарий

avatar