Астрономы обнаружили, возможно, самую большую черную дыру из когда-либо обнаруженных — ее масса в 36 миллиардов раз больше солнечной. Эта огромная черная дыра расположена в центре галактики «Подкова» во Вселенной, примерно в 5 миллиардах световых лет от Земли, а ее масса почти в 10 000 раз превышает массу черной дыры в центре нашей Галактики Млечный Путь.
Ученые из Портсмутского университета и Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул в Бразилии совместно работали над исследованием, опубликованным в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества».
Космические подковообразные галактики отличаются своей массивной массой, которая отклоняет свет от более далеких галактик. Это явление известно как кольцо Эйнштейна, отсюда и название галактики.
Исследователи полагают, что сверхмассивные черные дыры такого размера обычно встречаются в крупнейших галактиках во Вселенной, которые известны как группы ископаемых галактик — остатки нескольких меньших галактик, которые слились во времени. Космическая Галактика Подкова — единственная сохранившаяся яркая галактика в группе, что позволяет предположить, что в прошлом она пожирала другие галактики.
Чтобы измерить массу черной дыры, астрономы используют два метода. Первый — гравитационное линзирование, которое изучает, как гравитация галактики искривляет проходящий свет. Второй — звездная кинематика, которая анализирует скорость и закономерности движения звезд вблизи черной дыры.
Космическая подкова — один из лучших примеров кольца Эйнштейна, линзовидной галактики, образованной в результате точного совмещения двух галактик.
Обычно отслеживание движения звезд является наиболее надежным способом измерения массы черной дыры, но для очень далеких галактик этот метод менее эффективен. Объединив звездную кинематику и гравитационное линзирование, команда смогла измерить массу черных дыр на больших расстояниях, чем обычно.
Томас Коллетт, профессор Портсмутского университета и один из авторов статьи, сказал: «Это одна из десяти самых массивных черных дыр, обнаруженных на данный момент, и, вероятно, самая массивная черная дыра».
Коллетт объяснила, что большинство методов измерения массы черных дыр являются косвенными и часто подвержены неопределенности, поэтому ученые редко знают наверняка, какая черная дыра является самой большой. «Однако благодаря нашему новому методу мы имеем большую уверенность в массе этой черной дыры», — сказал он.
Черная дыра в настоящее время находится в состоянии покоя, то есть она не аккумулирует активно новую материю, что делает ее открытие еще более примечательным. «Это открытие было сделано для спящей черной дыры, то есть черной дыры, которая не аккрецировала активно материал на момент наблюдения», — сказал главный исследователь UFRGS Карлос Мело. «Его обнаружение полностью зависит от его огромного гравитационного притяжения и воздействия на окружающую среду».
Мелло отметил, что их метод может помочь ученым обнаружить и измерить другие скрытые сверхмассивные черные дыры во Вселенной, даже если они молчат.
Исследовательская группа полагает, что черные дыры в «космической подкове» выросли до своих нынешних экстремальных размеров в результате серии слияний галактик. В такой системе галактика и ее центральная черная дыра со временем объединяются, образуя одну сверхмассивную черную дыру.
«Вполне вероятно, что все сверхмассивные черные дыры, которые изначально находились в галактиках-компаньонах, теперь слились, образовав сверхмассивную черную дыру, которую мы обнаружили», — сказала Коллетт. «Мы являемся свидетелями конечного состояния формирования галактик и конечного состояния образования черных дыр».
Открытие обнаруживает черную дыру, близкую к теоретическому пределу массы, и демонстрирует новый мощный способ поиска подобных черных дыр. Теперь команда планирует объединить свой метод с данными телескопа Евклид Европейского космического агентства, чтобы найти больше скрытых звезд-гигантов и изучить, как такие черные дыры влияют на рост и эволюцию галактик.