RW Space

Существуют сверхмассивные черные дыры. Но насколько большими могут вырасти эти космические объекты? Что же, согласно последним исследованиям, может существовать нечто большее, чем сверхмассивное: колоссально большие черные дыры.

Такие гипотетические черные дыры, масса которых превышает массу Солнца более чем в 100 миллиардов раз, были исследованы в новой статье, которая называет их SLAB, аббревиатура, означающая «Чрезвычайно большие черные дыры».

«Мы уже знаем, что черные дыры существуют в широком диапазоне масс, при этом сверхмассивная черная дыра в 4 миллиона солнечных масс находится в центре нашей собственной галактики», — объяснил астроном Бернард Карр из Лондонского университета королевы Марии.

«Хотя в настоящее время нет доказательств существования SLAB, вполне возможно, что они могут существовать, и они могут находиться вне галактик в межгалактическом пространстве, с интересными наблюдательными последствиями».

Черные дыры имеют лишь несколько довольно широких массовых категорий. Есть черные дыры звездных масс; это черные дыры с около звездной массой, примерно до 100 масс Солнца. Следующая категория — черные дыры средней массы, и насколько они увеличиваются, похоже, зависит от того, с кем вы разговариваете. Некоторые ученые говорят, что это 1000 солнечных масс, некоторые — 100000, а третьи — 1 миллион; каким бы ни был верхний предел, они кажутся довольно редкими.

Сверхмассивные черные дыры намного больше, порядка миллионов или миллиардов солнечных масс. К ним относятся черная дыра в центре Млечного Пути, Стрелец A*, с массой 4 миллиона Солнц, и самая фотогеничная черная дыра во Вселенной, M87*, с массой 6,5 миллиардов Солнц.

Самые массивные черные дыры, которые мы обнаружили, более 10 миллиардов (но менее 100 миллиардов) масс Солнца. В их число входит абсолютный зверь с массой 40 миллиардов Солнц в центре галактики под названием Holmberg 15A.

Дело в том, что ученые не совсем понимают, как образуются и растут действительно большие черные дыры. Одна из возможностей состоит в том, что они формируются в своей родительской галактике, а затем становятся все больше и больше, поглощая огромное количество звезд, газа и пыли, и сталкиваясь с другими черными дырами при слиянии галактик.

Эта модель имеет верхний предел около 50 миллиардов солнечных масс — это предел, при котором огромная масса объекта потребует аккреционного диска настолько массивного, что он может фрагментироваться под действием собственной гравитации. Но есть еще и серьезная проблема: в ранней Вселенной были обнаружены сверхмассивные черные дыры с массами, слишком высокими для того, чтобы они могли расти в результате этого относительно медленного процесса со времени Большого взрыва.

Другая возможность — это нечто, называемое первичными черными дырами, впервые предложенное в 1966 году. Теория гласит, что разная плотность ранней Вселенной могла создать настолько плотные участки, что они коллапсировали в черные дыры. Они не будут зависеть от ограничений по размеру черных дыр от коллапсирующих звезд и могут быть очень маленькими или, ну, очень большими.

Чрезвычайно маленькие, если бы они когда-либо существовали, вероятно, к настоящему времени испарились бы из-за излучения Хокинга. Но гораздо более крупные могли выжить.

Итак, основываясь на модели изначальной черной дыры, ученые точно рассчитали, насколько огромными могут быть эти черные дыры, от 100 миллиардов до 1 квинтиллиона (это 18 нулей) солнечных масс.

Исследователи заявили, что целью данной работы было рассмотреть влияние таких черных дыр на пространство вокруг них. Возможно, мы не сможем увидеть SLAB напрямую — черные дыры, которые не аккрецируют материал, невидимы, поскольку свет не может избежать их гравитации, — но массивные объекты все еще могут быть обнаружены на основе поведения пространства вокруг них.

Например, гравитация искривляет пространство-время, что заставляет свет, проходящий через эти области, также следовать по кривой пути; это называется гравитационной линзой, и этот эффект может быть использован для обнаружения SLAB в межгалактическом пространстве.

Огромные объекты также будут иметь значение для обнаружения темной материи, невидимой массы, которая дает Вселенной гораздо больше гравитации, чем должно быть — исходя из того, что мы действительно можем непосредственно обнаружить.

Кроме того, мы не могли удержаться от расчета размера черной дыры в 1 квинтиллион солнечных масс. Ее горизонт событий превысит 620 000 световых лет в диаметре. Поразительно!

Исследование опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.