Художественная концепция сверхмассивной черной дыры. (Изображение предоставлено: NASA / JPL-Caltech)
Черные дыры – настолько массивные объекты, что даже свет не может вырваться из их лап.
В 2022 году мы узнали об этих гравитационных монстрах больше, чем когда-либо прежде – от первого прямого изображения «сердца» черной дыры в центре Млечного Пути до одного из самых ранних предков черных дыр, когда-либо обнаруженных во Вселенной. Вот 10 новых масштабных открытий об этих космических пылесосах, которые еще не скоро выветрятся из наших мозгов.
1. Черная дыра становится изгоем
На этой иллюстрации NASA изображена одинокая черная дыра в космосе, гравитация которой искажает вид звезд и галактик на заднем плане. (Изображение предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда NASA / ESA / Gaia / DPAC)
Впервые в истории астрономы заметили черную дыру-изгой, блуждающую по космосу. Ученые давно предсказывали, что звезды, масса которых в 7–20 раз превышает массу Солнца, в конце концов, станут сверхновыми, а затем коллапсируют в черную дыру. Но до сих пор ученым не удавалось обнаружить такую изолированную черную дыру. Используя данные космического телескопа «Хаббл» и наземных наблюдений за тем, как свет огибает черную дыру, астрономы наконец обнаружили черную дыру со звездной массой на расстоянии 5150 световых лет от Земли, в направлении выпуклости в центре Млечного Пути. Эта черная дыра относительно легкая – около 7,1 солнечной массы.
2. 40 квинтиллионов черных дыр во Вселенной
Иллюстрация черной дыры и ее горизонта событий. (Изображение предоставлено: Николас Фордер / Future Publishing)
Хотя черная дыра-изгой была редкой находкой, она, скорее всего, не единственная в космосе. Изучив распределение и массу известных звезд во Вселенной, ученые предсказали, что во Вселенной скрывается 40 квинтиллионов черных дыр со звездной массой.
3. Недавно коронованная «самая близкая к Земле черная дыра»
Представление художника о странной паре звезды и черной дыры. (Изображение предоставлено: Международная обсерватория Джемини / NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva / Spaceengine / M. Zamani)
В начале этого года астрономы узнали, что ближайшая к Земле черная дыра, обнаруженная на расстоянии всего 1000 световых лет от нас в 2020 году, на самом деле является самозванкой. (Исследование показало, что предполагаемая черная дыра на самом деле представляет собой две двойные звезды, вращающиеся очень близко друг к другу).
Несколько месяцев спустя отдельная группа ученых открыла новую ближайшую к Земле черную дыру, расположенную на расстоянии 1566 световых лет в созвездии Змееносец – прямо «на нашем космическом заднем дворе», по словам исследователей. Эта черная дыра, масса которой примерно в 10 раз превышает массу нашего Солнца, вряд ли может быть самозванкой; подтвержденная многочисленными спутниками и обсерваториями, это близлежащее чудовище доказано «вне всяких сомнений,» – заявили исследователи.
4. Ослепительно яркая дыра, каждую секунду поглощающая Землю
Изображение быстро расширяющейся сверхмассивной черной дыры вдалеке. (Изображение предоставлено: Shutterstock)
Среди других рекордных новостей – обнаружение исследователями самой яркой и быстрорастущей черной дыры за последние 9 миллиардов лет. Этот объект-монстр более чем в 3 миллиарда раз массивнее Солнца, а его аккреционный диск – кольцо раскаленной материи, которое вращается вокруг него – более чем в 7000 раз ярче, чем вся галактика Млечный Путь – настолько яркий, что астрономы-любители могут увидеть его с Земли с помощью домашних телескопов. Насколько быстро растет этот космический гигант? По словам исследователей, обнаруживших его, черная дыра поглощает земной объем материи каждую секунду. (Слава богу, эта дыра находится далеко-далеко).
5. Предок красной черной дыры на заре Вселенной
Художественное изображение переходного красного квазара, окутанного горячим газом с начала времен. (Изображение предоставлено: ESA / Hubble, Н. Бартманн)
Еще дальше – точнее, в 13 миллиардах световых лет от Земли – астрономы обнаружили самое раннее свидетельство рождения черной дыры в начале Вселенной. Редкий объект, родившийся всего через 750 миллионов лет после Большого взрыва в эпоху, называемую «космическим рассветом», известен как переходный красный квазар – яркое красное пятно древнего света, которое, по-видимому, является очень ранней галактикой на грани коллапса в сверхмассивную черную дыру. Существование таких гибридных объектов в ранней Вселенной давно предсказывалось, но никогда не было доказано – до сих пор.
6. Черные дыры могут быть фабриками ORC
Данные радиотелескопа SARAO MeerKAT (зеленые), показывающие странные радио кольца, накладываются на данные в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах из обзора темной энергии. (Изображение предоставлено: Джейанн Инглиш (Манитобский университет))
Странные радио кольца (англ. Odd radio circles, или ORC) – это загадочные зеленые кольца радиоизлучения, которые могут простираться более чем на 1 миллион световых лет в поперечнике. Астрономы впервые обнаружили их в 2020 году, не зная, что делать с огромным зеленым пятном. Теперь новое исследование пяти ORC дает важную подсказку: они почти всегда образуются вокруг галактик со сверхмассивными черными дырами в центре. Одно из объяснений заключается в том, что ORC – это ударные радиоволны, возникающие в результате гигантских взрывов вокруг гигантских черных дыр, но для того, чтобы точно подтвердить эту теорию, необходимы дополнительные исследования.
7. Скрытая черная дыра, открытая уничтоженной звездой
(Изображение предоставлено: DESY, Лаборатория научных коммуникаций)
Ученые проводят множество исследований, целью которых является обнаружение черных дыр, но иногда черные дыры любят неожиданно появляться в центре несвязанных исследований. Так было, когда группа исследователей, занимавшаяся поиском сверхновых (взрывов, которые происходят в конце жизни массивных звезд), обнаружила свидетельство того, что звезда внезапно «спагеттировалась». Лишенная своих внешних слоев и вытянутая в длинную, похожую на лапшу нить, звезда была явной жертвой близкой встречи с превосходящей гравитацией черной дыры. Конечно, открытие звезды привело команду прямо к ранее неизвестной черной дыре промежуточного класса – редкому классу черных дыр с массой от 100 до 10000 раз больше массы Солнца.
8. Гравитационные волны могут помочь «заглянуть внутрь» черных дыр
Иллюстрация двух сливающихся черных дыр. (Изображение предоставлено: ESA)
Когда черные дыры сталкиваются, результаты могут быть настолько катастрофическими, что само пространство-время рябит. Эти пульсации известны как гравитационные волны, и уже несколько лет ученые используют детекторы гравитационных волн, чтобы точно определить местоположение самых колоссальных, сталкивающихся черных дыр. Но эти волны могут служить более глубокой цели, говорится в предварительном исследовании, проведенном ранее в этом году: Изучая, как гравитационные волны развиваются после столкновения черных дыр, ученые, возможно, однажды смогут определить, что находится внутри этих черных дыр – например, являются ли черные дыры бесконечно плотными сингулярностями, и можно ли из них выбраться.
9. Пуповина длиной 500 световых лет
Черная дыра была обнаружена в центре карликовой галактики Генизе 2–10. (Изображение предоставлено: NASA, ESA, Закари Шутте, Эми Рейнес, Алисса Паган)
Черные дыры могут быть хищными монстрами, но они могут быть и доброжелательными дарителями жизни. Космический телескоп «Хаббл» заметил сверхмассивную черную дыру на расстоянии 34 миллиона световых лет от Земли с длинной «пуповиной» из газа и пыли, которая тянулась от краев черной дыры к плотному полю звезд-младенцев на расстоянии сотен световых лет. По мнению исследователей NASA, эта струя быстро движущегося ионизированного газа питает новое звездообразование в соседней карликовой галактике. Подобное явление никогда ранее не наблюдалось.
10. Черная дыра в центре нашей галактики
Млечный Путь и расположение его центральной черной дыры. (Изображение предоставлено: ESO / Хосе Франсиско Сальгадо (josefrancisco.org), EHT Collaboration)
Телескоп горизонта событий, который, как известно, поделился первым прямым изображением черной дыры в 2019 году, в этом году снова усердно работал, готовя фотографию черной дыры в центре Млечного Пути, известной как Стрелец А*. Стрелец А*, масса которого примерно в 4 миллиона раз превышает массу нашего Солнца, служит гравитационным стержнем, удерживающим нашу галактику вместе. Дебютное изображение сверхмассивного «сердца» нашей галактики очень похоже на изображение черной дыры 2019 года, несмотря на то что оно во много раз меньше, и может принести много интересных открытий о формировании черных дыр и истории нашего Млечного Пути.
Работает экологическим и научным журналистом более 15 лет. Пишет о науке, культуре, космосе и устойчивом развитии. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
