Черные дыры: 5 открытий, ознаменовавших 2023 год

Черные дыры — самые завораживающие и страшные объекты во Вселенной. Астрофизики все еще пытаются понять эти загадочные массивные объекты, и 2023 год позволит увидеть их немного яснее. Вот пять самых значительных открытий этого уходящего года.

Обнаружена тень черной дыры, выбрасывающей джет

Группа исследователей с помощью нескольких крупных обсерваторий получила новое изображение черной дыры в центре галактики M87. Этот монстр, в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца, находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас. Новое составное изображение раскрывает несколько аспектов объекта, включая структуру перегретого материала, который его окружает, и высокоскоростную релятивистскую струю, которая исходит из него.

Считается, что это явление возникает, когда газообразный материал из центра галактики скапливается вблизи черной дыры. Выделяющаяся при этом энергия порождает струи частиц, ускоряющихся до скоростей, близких к скорости света. Однако физика, лежащая в основе этого явления, до сих пор плохо изучена. Публикация этого изображения может помочь астрофизикам разгадать эту загадку.

Беспрецедентное наблюдение

Прямая визуализация аккреционных дисков, окружающих сверхмассивные черные дыры, представляет собой сложную задачу из-за их значительного расстояния и относительно небольших размеров. Поэтому астрономы предпочитают изучать структуру этих дисков, анализируя спектры излучаемого ими света.

Недавно был достигнут значительный прогресс, впервые использовав этот подход для определения нового предела размера одного из таких дисков, вращающихся вокруг черной дыры.

Самая старая из когда-либо обнаруженных черных дыр

В ноябре астрономы обнаружили самую далекую из известных сверхмассивных черных дыр, получившую название UHZ1 и излучающую свет в то время, когда возраст Вселенной составлял всего 470 миллионов лет. Обнаружение стало возможным благодаря гравитационному линзированию.

По оценкам, масса UHZ1 в 10-100 миллионов раз больше массы Солнца, что дает ключ к разгадке формирования сверхмассивных черных дыр. Ее необычные размеры согласуются с идеей, что она могла образоваться в результате коллапса огромных облаков газа, а не в результате слияния более мелких черных дыр или коллапса массивных звезд.

Настоящий волчок

Несколько месяцев назад команда исследователей впервые оценила скорость вращения Стрельца А* (Sgr A*), сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Для этого они использовали рентгеновскую обсерваторию НАСА Chandra.

Максимальная скорость черной дыры связана с двумя основными факторами: ростом ее питания и массой. Когда черная дыра поглощает материю из своего окружения, это увеличивает угловой момент черной дыры — параметр, измеряющий вращение. Однако существует предел углового момента, которого может достичь черная дыра. Исследователи установили, что черная дыра, находящаяся в центре Галактики, вращается сама по себе со скоростью, близкой к предельной.

Это открытие имеет большое значение, так как скорость вращения черной дыры частично связана с историей поступления в нее материи. Таким образом, эти данные могут быть использованы для проверки теоретических моделей аккреции на сверхмассивные черные дыры.

Убегающая черная дыра

В начале этого года группа астрономов объявила, что обнаружила убегающую сверхмассивную черную дыру, "привязанную" к длинному шлейфу формирующихся звезд. По мнению команды, объект был выброшен из родной галактики, став жертвой системы трех тел.

С практической точки зрения, когда три тела с одинаковой массой взаимодействуют, это неизбежно приводит к образованию бинара и выбросу третьего тела. Возможно, эта знаменитая черная дыра когда-то была частью редкой бинарной системы, включающей две сверхмассивные черные дыры, вращающиеся друг вокруг друга. Слияние их галактики с другой могло привести к тому, что к ним присоединилась третья черная дыра, что в конечном итоге вызвало выброс одного из двух обитателей.