Новая анимация НАСА подчеркивает «супер» в сверхмассивных черных дырах. Эти монстры скрываются в центрах большинства крупных галактик, включая наш Млечный Путь, и содержат от 100 000 до десятков миллиардов раз больше массы, чем наше Солнце. «Прямые измерения, многие из которых были сделаны с помощью космического телескопа Хаббл, подтверждают наличие более 100 сверхмассивных черных дыр», — сказал Джереми Шнитман, теоретик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Как они становятся такими большими? Когда галактики сталкиваются, их центральные черные дыры в конечном итоге тоже могут сливаться». В 2019 и 2022 годах планетарная сеть радиообсерваторий под названием Event Horizon Telescope произвела, соответственно, первые изображения гигантских черных дыр в центрах M87 и Млечного Пути. Они обнаружили яркое кольцо горячего орбитального газа, окружающее круглую темную зону.
Любой свет, пересекающий горизонт событий — точку невозврата черной дыры — навсегда оказывается в ловушке, а любой свет, проходящий близко к ней, перенаправляется мощной гравитацией черной дыры. Вместе эти эффекты создают «тень», примерно в два раза превышающую реальный горизонт событий черной дыры. Новая анимация НАСА показывает 10 сверхразмерных черных дыр, которые занимают центральное место в своих галактиках, включая Млечный Путь и M87, в масштабе по размерам их теней. Начав вблизи Солнца, камера неуклонно отодвигается назад, чтобы сравнить все более крупные черные дыры с различными структурами в нашей Солнечной системе. Сначала идет 1601+3113, карликовая галактика, в которой находится черная дыра с массой в 100 000 солнц. Материя настолько сжата, что даже тень черной дыры меньше нашего солнца. Черная дыра в центре нашей собственной галактики, называемая Стрелец A* (произносится как «ай-звезда»), может похвастаться весом в 4,3 миллиона солнц, если судить по долговременному отслеживанию звезд на орбите вокруг нее. Диаметр его тени составляет примерно половину диаметра орбиты Меркурия в нашей Солнечной системе.
Анимация показывает две чудовищные черные дыры в галактике, известной как NGC 7727. Расположенные на расстоянии около 1600 световых лет друг от друга, одна весит 6 миллионов солнечных масс, а другая — более 150 миллионов солнц. Астрономы говорят, что пара сольется в течение следующих 250 миллионов лет. «С 2015 года обсерватории гравитационных волн на Земле обнаруживают слияния черных дыр с массой в несколько десятков солнечных благодаря крошечной ряби в пространстве-времени, которую вызывают эти события», — сказал астрофизик Годдарда Айра Торп. «Слияния сверхмассивных черных дыр будут производить волны гораздо более низких частот, которые можно будет обнаружить с помощью космической обсерватории, которая в миллионы раз больше, чем ее земные аналоги».
Вот почему НАСА сотрудничает с ЕКА (Европейское космическое агентство) для разработки своей миссии LISA, космической антенны с лазерным интерферометром, запуск которой ожидается в следующем десятилетии. LISA будет состоять из созвездия из трех космических кораблей в треугольнике, которые будут стрелять лазерными лучами вперед и назад на миллионы миль, чтобы точно измерить расстояние между ними. Это позволит обнаруживать проходящие гравитационные волны от слияния черных дыр с массой до нескольких сотен миллионов солнц. Астрономы изучают другие методы обнаружения, чтобы справиться с еще большими слияниями.
В более крупном масштабе анимации находится черная дыра M87, теперь с обновленной массой в 5,4 миллиарда солнц. Его тень настолько велика, что даже лучу света, движущемуся со скоростью 670 миллионов миль в час (1 миллиард километров в час), потребуется около двух с половиной дней, чтобы пересечь ее. Фильм заканчивается TON 618, одной из нескольких чрезвычайно далеких и массивных черных дыр, для которых у астрономов есть прямые измерения. Масса этого гиганта превышает 60 миллиардов солнечных, и он может похвастаться настолько большой тенью, что лучу света потребовались бы недели, чтобы пересечь ее.
