RW Space

Изгиб света, когда его путь огибает гигантскую невидимую массу, выявил присутствие одной из самых больших черных дыр, когда-либо обнаруженных во Вселенной.

В галактике в центре массивной скопление под названием Abell 1201, находящееся примерно в 2,7 миллиардах световых лет от нас, таит в себе космический колосс. Не довольствуясь сверхмассивностью, чудовище представляет собой ультрамассивную черную дыру, масса которой примерно в 32,7 миллиарда раз превышает массу Солнца.

Новая цифра превышает предыдущие оценки на Масса Солнца не менее 7 миллиардов, что демонстрирует возможности искривленного света для точного измерения массы.

«Эта конкретная черная дыра, масса которой примерно в 30 миллиардов больше массы нашего Солнца, является одной из крупнейших когда-либо обнаруженных и на верхнем пределе того, насколько большими теоретически могут стать черные дыры, так что это чрезвычайно захватывающее открытие», — объясняет физик Джеймс Найтингейл из Даремского университета в Великобритании.

Чёрных дыр много. во Вселенной, но если они не активно аккрецируют материал — процесс, который производит много света, поскольку материал нагревается перед падением в черную дыру — их нелегко обнаружить. Сами по себе черные дыры не излучают свет, который мы можем обнаружить, поэтому мы должны найти их, изучая влияние, которое они оказывают на окружающие их объекты.

Один из способов, которым мы можем найти эти черные дыры, — поиск эффекта, называемого гравитационным линзированием. Это происходит, когда само пространство-время искривляется массой; представьте себе пространство-время в виде резинового листа, а массу — в виде тяжелого груза на нем. Любой свет, проходящий через эту область пространства-времени, должен двигаться по искривленному пути, и это может показаться очень интересным наблюдателю, наблюдающему издалека.

Свет искажается, растягивается и часто становится увеличенным, что означает, что мы получаем искаженные изображения объектов на заднем плане, таких как далекие галактики. Эта линзирующая масса может быть небольшой, как черная дыра звездной массы, и в этом случае явление известно как микролинзирование; или большие, как скопление галактик. Астрономы могут изучать этот искаженный свет, чтобы изучить свойства линзирующей массы.

Центральная галактика, или самая яркая галактика скопления (BCG) Abell 1201, представляет собой большую диффузную эллиптическую галактику, хорошо известную как сильная гравитационная линза. Галактика, находящаяся далеко за пределами БКГ, выглядит рядом с ней как вытянутое пятно, похожее на бровь, плотно обвивающую его окраину.

Это пятно было обнаружено в 2003 году; в 2017 году астрономы обнаружили второе, более слабое пятно, еще ближе к центру галактики.

Астрономы предположили, что это подразумевает наличие очень большой черной дыры в центре БКГ, но имеющиеся данные не были достаточно подробными чтобы определить центральную массу или узнать больше о том, что там было.

Найтингейл и его коллеги не только имели доступ к более поздним наблюдениям, но и разработали инструменты для их понимания. Они провели сотни тысяч симуляций света, движущегося во Вселенной, изменяя массу черной дыры в центре галактики, и искали результаты, которые воспроизводят линзирование, которое мы наблюдаем с помощью Abell 1021 BCG.

Все, кроме одного. из их моделей предпочли массивную черную дыру в центре галактики; и наилучшее соответствие массе этой черной дыры было в 32,7 миллиарда раз больше массы Солнца. Это подталкивает его к сверхмассивной территории, черным дырам, массивнее 10 миллиардов Солнц, и близко к теоретическому верхнему пределу для черных дыр с массой 50 миллиардов Солнц. дыра в топ-10 самых массивных черных дыр, которые мы обнаружили на сегодняшний день. Диаметр горизонта событий составит более 1290 астрономических единиц. Для контекста: расстояние от Плутона до Солнца составляет всего 40 астрономических единиц. Это умопомрачительно.

Свойства Abell 1201 как гравитационной линзы весьма специфичны, и вполне возможно, что детальное измерение массы черной дыры в БКГ не будет таким уж особенным. достижимо при других обстоятельствах, но команда Найтингейла уверена, что их методы обещают обнаружение и взвешивание других черных дыр в далекой Вселенной.

«[G]гравитационное линзирование позволяет изучать неактивные черные дыры, что-то вроде В настоящее время это невозможно в далеких галактиках, — говорит Найтингейл.

«Этот подход может позволить нам обнаружить гораздо больше черных дыр за пределами нашей локальной Вселенной и выяснить, как эти экзотические объекты эволюционировали в более отдаленные времена в космическом времени».

>

И, возможно, дать некоторые подсказки относительно того, как им удается достигать таких размеров.

Исследование опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .