Наймасивнiшi чорнi дiри у Всесвiтi: загадкове серце галактик

Чорнi дiри є одни­ми з най­за­гад­ко­вiших об’є­ктiв у Всесвiтi. Вони фор­му­ю­ться вна­слiдок гра­вiта­цiй­но­го кола­псу масив­них зiр i можуть дося­га­ти ней­мо­вiр­них роз­мiрiв. Проте, найма­сив­нiшi чорнi дiри, так званi надма­сив­нi чорнi дiри (НМЧД), зна­хо­дя­ться в цен­трах вели­ких гала­ктик i мають масу вiд мiль­йо­нiв до мiльяр­дiв мас Сонця. Однiєю з таких гiгант­ських чор­них дiр є об’єкт у цен­трi гала­кти­ки LRG 3 – 757, який дослiдни­ки вияви­ли зав­дя­ки фено­ме­ну гра­вiта­цiй­но­го лiнзування.

Космiчна пiдкова: унікальна система галактик

У 2007 роцi астро­но­ми вияви­ли диво­ви­жну гра­вiта­цiй­но-лiн­зо­ва­ну систе­му гала­ктик, яка отри­ма­ла назву «Космiчна пiд­ко­ва». Вона зна­хо­ди­ться на вiд­ста­нi 5,5 мiльяр­да свiтло­вих рокiв вiд Землi й скла­да­є­ться з двох гала­ктик. Одна з них — LRG 3 – 757 — зав­дя­ки своїй коло­саль­нiй масi викрив­ляє свiтло дале­кої гала­кти­ки, ство­рю­ю­чи iлю­зiю пiд­ко­ви. Це ефект гра­вiта­цiй­но­го лiн­зу­ва­н­ня, перед­ба­че­ний загаль­ною тео­рiєю вiдно­сно­стi Альберта Ейнштейна.

Цiкаво, що маса LRG 3 – 757 у 100 разiв пере­ви­щує масу Чумацького Шляху. А в її цен­трi зна­хо­ди­ться надма­сив­на чорна дiра масою 36 мiльяр­дiв соня­чних мас. Це один з най­бiль­ших вiдо­мих науцi об’є­ктiв тако­го типу.

Як виявили чорну дiру в центрі LRG 3 – 757

Щоб визна­чи­ти масу чор­ної дiри, вченi про­ана­лiзу­ва­ли рух зiрок у цен­траль­нiй части­нi гала­кти­ки. Вони зафiксу­ва­ли зна­чнi вiд­хи­ле­н­ня в швид­ко­стях зiрок, що вка­зу­ва­ло на при­су­тнiсть вели­че­зно­го гра­вiта­цiй­но­го дже­ре­ла. Таким чином, зав­дя­ки мето­дам спе­ктраль­но­го ана­лiзу, вони змо­гли вста­но­ви­ти масу чор­ної дiри i пiд­твер­ди­ти її рекор­днi розмiри.

Як формуються надмасивні чорні діри

Астрономи досi точно не зна­ють, як можуть утво­рю­ва­ти­ся настiль­ки масив­нi чорнi дiри, адже зви­чай­нi чорнi дiри, що вини­ка­ють пiсля кола­псу зiрок, не можуть дося­га­ти таких роз­мiрiв. Існує три основ­нi гiпотези:

1. Злиття гала­ктик. У про­це­сi об’­єд­на­н­ня вели­ких гала­ктик їх цен­траль­нi чорнi дiри можуть також зли­ва­ти­ся, посту­по­во наро­щу­ю­чи масу. Це може поясни­ти зна­чнi роз­мiри чор­ної дiри в LRG 3 – 757.
2. Пригнiчення зоре­утво­ре­н­ня. Деякi чорнi дiри можуть погли­на­ти вели­че­зну кiль­кiсть мате­рiї, вивiль­ня­ю­чи коло­саль­нi пото­ки енер­гiї, якi зава­жа­ють фор­му­ван­ню нових зiрок. Це може при­зве­сти до надмiр­но­го росту чор­ної дiри.
3. Спадкоємцi ква­за­рiв. У ран­ньо­му Всесвiтi iсну­ва­ли над­зви­чай­но яскра­вi ква­за­ри — актив­нi ядра гала­ктик, що мiсти­ли швид­ко­зро­ста­ю­чi чорнi дiри. Деякi з цих чор­них дiр могли ево­лю­цiо­ну­ва­ти в суча­снi надма­сив­нi чорнi дiри.

Чому чорні діри важливі для розуміння еволюції Всесвіту

Вченi вже давно зна­ють, що маса цен­траль­ної чор­ної дiри у вели­кiй гала­кти­цi тiсно коре­лює з масою самої гала­кти­ки. Це озна­чає, що гала­кти­ки i їх чорнi дiри ево­лю­цiо­ну­ва­ли разом. Вважається, що чорнi дiри можуть впли­ва­ти на фор­му­ва­н­ня та роз­ви­ток гала­ктик, кон­тро­лю­ю­чи швид­кiсть утво­ре­н­ня зiрок та рух матерiї.

Цiкавий факт: в малих гала­кти­ках чорнi дiри майже не зустрiча­ю­ться, тодi як у масив­них ску­пче­н­нях вони є зви­чай­ним яви­щем. Це ще один доказ спiль­ної ево­лю­цiї чор­них дiр i галактик.

Вiдкриття 36-мiльяр­дної чор­ної дiри в LRG 3 – 757 — це ще один важли­вий крок у розу­мiн­нi фор­му­ва­н­ня та ево­лю­цiї гала­ктик i Всесвiту в цiло­му. Це дослiдже­н­ня пiд­твер­джує, що гiгант­ськi чорнi дiри можуть iсну­ва­ти навiть у вiд­да­ле­них рели­кто­вих гала­кти­ках, що утво­ри­ли­ся на ран­нiх ета­пах iсто­рiї Всесвiту. В май­бу­тньо­му, зав­дя­ки новим теле­ско­пам, ми змо­же­мо зна­йти ще бiль­шi i ще дав­нiшi чорнi дiри, що допо­мо­же про­ли­ти свiтло на загад­ки космiчної еволюцiї.