Астрономи виявили ультрамасивну чорну діру, яка може стати найбільшою із коли-небудь зафіксованих. Цей гігантський об’єкт, масою близько 36 мільярдів сонць, прихований у віддаленій галактиці, відомій як Космічна Підкова. Завдяки своїй величезній гравітації, ця чорна діра викривляє простір настільки сильно, що світло від фонової галактики вигинається у ідеальне кільце Ейнштейна.
За оцінками вчених, цей монстр перебуває близько до максимально можливої маси чорної діри у Всесвіті і є приблизно в 10 тисяч разів масивнішим за чорну діру в центрі Чумацького Шляху. Космічна Підкова, що слугує домом для цієї чорної діри, є однією з найбільших відомих галактик і викривляє простір-час настільки сильно, що створює величезне кільце у формі підкови, яке відоме як кільце Ейнштейна.
Результати дослідження, опублікованого 7 серпня у журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, підтверджують вражаючу масу чорної діри — 36 мільярдів мас Сонця. Вчені вважають, що кожна галактика містить у своєму центрі надмасивну чорну діру, а найбільші галактики — ще масивніші ультрамасивні чорні діри.
За словами професора Томаса Коллетта з Університету Портсмута, ця чорна діра входить у десятку найбільших, коли-небудь виявлених, і, можливо, є найбільшою. Хоча багато інших вимірювань мас чорних дір є непрямими і мають великі похибки, новий метод дослідників дає значно більшу впевненість у точності оцінки.
Відкриття базується на комбінації двох методів: гравітаційного лінзування та зоряної кінематики — дослідження руху зір у галактиках, що дозволяє вимірювати швидкості зір навколо чорної діри. Хоча останній метод вважається золотим стандартом у визначенні маси чорних дір, він неефективний для далеких галактик, де неможливо розрізнити область навколо чорної діри. Додавання ж гравітаційного лінзування дозволило вченим «заглянути» глибше у Всесвіт.
За словами професора Коллетта, чорна діра виявляється двома способами: вона змінює траєкторію світла, що проходить поблизу, і змушує зорі в центральних регіонах галактики рухатися надзвичайно швидко — майже 400 км/с. Поєднання цих вимірювань дозволило дослідникам із високою впевненістю підтвердити існування об’єкта.
Варто зазначити, що ця чорна діра наразі є «сплячою» — вона не поглинає матеріал і не випромінює активне світло. Як пояснив кандидат наук Карлос Мело з Федерального університету Ріо-Гранде-ду-Сул у Бразилії, її виявлення стало можливим лише завдяки гравітаційному впливу на оточення. Цей метод відкриває нові можливості для виявлення і вимірювання маси ультрамасивних чорних дір, навіть якщо вони «мовчать» і не проявляють активності.
Відстань до Космічної Підкови становить близько 5 мільярдів світлових років. Зазвичай для таких далеких систем масу чорної діри можна оцінити лише в разі її активності, коли вона поглинає матеріал і випромінює енергію, але такі методи мають значні похибки. Нова методика, що поєднує гравітаційне лінзування та рух зір, забезпечує більш пряме і точне визначення маси навіть на великих відстанях.
Відкриття має велике значення для розуміння взаємозв’язку між надмасивними чорними дірами і їхніми галактиками-господарями. За словами професора Коллетта, розмір чорної діри та її галактики пов’язані тісно, адже під час росту галактики велика частина матерії спрямовується до центральної чорної діри. Частина цієї матерії збільшує масу чорної діри, тоді як інша частина породжує надяскраві об’єкти — квазари, які викидають величезну кількість енергії назад у галактику, припиняючи утворення нових зір у газових хмарах.
У нашій галактиці Чумацький Шлях розташована чорна діра масою приблизно 4 мільйони сонць, яка зараз не активна, але в минулому імовірно була квазаром і може ним стати знову, особливо після злиття з галактикою Андромеди, яке очікується через приблизно 4,5 мільярда років.
Особливістю системи Космічної Підкови є те, що її галактика є представником так званої фосильної групи — кінцевої стадії формування наймасивніших гравітаційно зв’язаних структур у Всесвіті, коли всі сусідні яскраві галактики зливаються в одну надмасивну, без яскравих супутників. Професор Коллетт припускає, що всі надмасивні чорні діри сусідніх галактик об’єдналися, утворивши цей ультрамасивний гравітаційний монстр. Таким чином, це явище демонструє остаточну стадію формування як галактик, так і чорних дір.
Відкриття цієї чорної діри стало дещо випадковим — дослідники спершу вивчали розподіл темної матерії у галактиці, намагаючись зрозуміти природу загадкової субстанції. Виявивши ефективність нової методики, команда сподівається застосувати дані з космічного телескопа Європейського космічного агентства Euclid для виявлення більшої кількості надмасивних чорних дір і їхніх галактик, щоб краще зрозуміти, як чорні діри впливають на процеси формування зір у Всесвіті.
