Ученые открыли одну из самых тяжелых черных дыр во Вселенной. Как им это вообще удалось

31 марта 2023 в 1680247140
«Зеркало»

Группа ученых из Даремского университета (Великобритания) и других научных организаций во главе с профессором Джеймсом Найтингейлом сообщила об обнаружении одной из самых тяжелых черных дыр во Вселенной. Статья об открытии опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, сообщает The Insider.

Черная дыра, о которой идет речь, находится на расстоянии более 2 млрд световых лет от Земли в центре галактики Abell 1201 и имеет массу, равную 30 млрд масс Солнца. Поскольку на таком расстоянии измерить движения отдельных звезд невозможно, обнаружить гигантскую черную дыру помог эффект гравитационного линзирования.

Галактика Abell 1201 выступает в качестве такой гравитационной линзы для еще более далекой галактики, лежащей на расстоянии более 6 млрд световых лет. Рядом с линзой наблюдается большая дуга - это деформированное изображение галактики-источника. Изображение создается за счет полной массы Abell 1201.

Однако астрономы заметили маленькое изображение с другой стороны от линзы - напротив дуги и гораздо ближе к центру Abell 1201. Смоделировав распределение масс в гравитационной линзе, астрономы пришли к выводу, что наилучшим образом описать второе изображение можно в том случае, если поместить в центр галактики Abell 1201 черную дыру в 30 млрд раз тяжелее Солнца.

Черная дыра с такой массой заставила астрофизиков еще раз задуматься о механизме формирования дыр, который до сих пор неясен. Открытие Найтингейла и его соавторов показало, как можно выявлять неактивные (то есть интенсивно не взаимодействующие со светящимся веществом) сверхмассивные черные дыры; несомненно, в ближайшие годы нас ждет обнаружение множества объектов подобного типа.

Черная дыра - объект настолько массивный и в то же время компактный, что из него не может вырваться даже свет. Поэтому увидеть ее напрямую нельзя. Однако можно видеть эффекты, обусловленные черной дырой: например, можно наблюдать движение звезд вокруг нее и излучение аккреционного диска (вращающийся диск из вещества, падающего на черную дыру - за счет трения в диске оно сильно разогревается).

Движение звезд и облаков газа вокруг черной дыры можно использовать для измерения ее массы. Однако такие наблюдения доступны только для сравнительно близких черных дыр. В то же время ученым интересны массы далеких черных дыр, в частности потому, что сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центрах галактик, играют существенную роль в их формировании, а чем дальше от нас галактика, тем в более «молодом» возрасте мы ее наблюдаем.

Чтобы понять, что такое гравитационное линзирование, нужно вспомнить про эксперимент Эддингтона. В 1919 году он измерил отклонение лучей звезд в гравитационном поле, когда те проходят рядом с солнечным диском. Если свет от источника проходит вблизи массивной галактики (она в данном случае будет гравитационной линзой), тот же самый эффект приводит к тому, что изображения находящихся за ней звезд или целых галактик будут растянуты и искажены, причем изображений может быть несколько. Если источник света находится в точности за гравитационной линзой, то его изображение «расползется» в кольцо, называемое кольцом Эйнштейна.