Сверхмассивная чёрная дыра
Сверхмассивная чёрная дыра (СМЧД) — это чёрная дыра с массой от нескольких сотен тысяч до десятков миллиардов масс Солнца. Такие объекты находятся в центрах большинства галактик, включая Млечный Путь, где расположена чёрная дыра Стрелец A*. Сверхмассивные чёрные дыры играют ключевую роль в эволюции галактик, влияя на звёздообразование и формирование их структуры.
Свойства и характеристики
Сверхмассивные чёрные дыры отличаются от чёрных дыр звёздной массы (образующихся при коллапсе массивных звёзд) своими огромными размерами и массой. Их радиус Шварцшильда (горизонт событий) может достигать миллиардов километров. Например, радиус горизонта событий чёрной дыры в галактике M87 (изображение которой впервые получил проект Event Horizon Telescope в 2019 году) составляет около 20 миллиардов километров.
Основные характеристики СМЧД:
- Масса: от 10⁵ до 10¹⁰ масс Солнца.
- Плотность: может быть меньше плотности воды из-за огромного объёма.
- Аккреция вещества: притягивают газ, пыль и звёзды, образуя аккреционный диск, который разогревается и излучает в рентгеновском и радиодиапазонах.
- Релятивистские струи (джеты): у некоторых СМЧД (например, в квазарах) наблюдаются мощные выбросы плазмы, движущиеся с околосветовой скоростью.
Происхождение и эволюция
Точные механизмы образования сверхмассивных чёрных дыр остаются предметом исследований.
Основные гипотезы:
- Рост из чёрных дыр звёздной массы за счёт аккреции и слияний.
- Коллапс плотных газовых облаков в ранней Вселенной, минуя стадию звезды.
- Образование из первичных чёрных дыр, возникших в первые мгновения после Большого взрыва.
Сверхмассивные чёрные дыры, вероятно, росли вместе с галактиками, влияя на их эволюцию через активность ядра галактики (AGN) и регуляцию звёздообразования.
Известные сверхмассивные чёрные дыры
| Объект | Галактика | Масса (в млн M☉) | Примечания |
|---|---|---|---|
| Стрелец A* | Млечный Путь | ~4,3 | Ближайшая к Земле СМЧД |
| M87* | Messier 87 | ~6 500 | Первая чёрная дыра, сфотографированная EHT |
| TON 618 | Квазар | ~66 000 | Один из самых массивных известных объектов |
| NGC 4889 | Скопление Волос Вероники | ~21 000 | Одна из крупнейших в локальной Вселенной |
Роль в астрофизике
Изучение сверхмассивных чёрных дыр помогает понять:
- Формирование и эволюцию галактик.
- Процессы аккреции и релятивистских выбросов.
- Общую теорию относительности в условиях экстремальной гравитации.
Будущие исследования, включая проекты вроде LISA (космический гравитационно-волновой телескоп), позволят глубже изучить слияния СМЧД и их влияние на Вселенную.