В течение многих лет астроном Карл Гебхардт и аспирант Джереми Мерфи из Техасского университета в Остине охотились за черными дырами - плотной концентрацией вещества в центре галактик. В центре галактики M87 они обнаружили черную дыру весом в 6,7 миллиардов раз больше массы нашего Солнца.
Но теперь они разбили свой собственный рекорд. Объединяя новые данные многочисленных наблюдений, они обнаружили не одну, а две сверхмассивные черные дыры, каждая из которых весит до 10 миллиардов Солнц.
«Они просто продолжают расти, - сказал Гебхардт.
Черные дыры сделаны из чрезвычайно плотно упакованного вещества. Они создают такое сильное гравитационное поле, что даже свет не может вырваться. Поскольку их нельзя увидеть непосредственно, астрономы находят черные дыры, рисуя орбиты звезд вокруг этих гигантских невидимых масс. Форма и размер орбит этих звезд могут определять массу черной дыры.
Взрывающиеся звезды, называемые сверхновыми, часто оставляют позади черные дыры, но они весят столько же, сколько одна звезда. Черные дыры в миллиарды раз увеличивают массу нашего Солнца до такой большой. Скорее всего, обычная черная дыра поглотила другую, захватила огромное количество звезд и огромное количество газа, который они содержат, или быть результатом столкновения двух галактик. Чем больше столкновение, тем массивнее черная дыра.
Сверхмассивные черные дыры, обнаруженные Гебхардтом и Мерфи, находятся в центрах двух галактик на расстоянии более 300 миллионов световых лет от Земли. Одна масса весом 9,7 миллиардов солнечных масс находится в эллиптической галактике NGC 3842, самой яркой галактике в скоплении галактик Льва на расстоянии 320 миллионов световых лет в направлении созвездия Льва. Другой такой же большой или больше и находится в эллиптической галактике NGC 4889, самой яркой галактике в скоплении Комы, на расстоянии около 336 миллионов световых лет от Земли в направлении созвездия Кома Беренис.
Каждая из этих черных дыр имеет горизонт событий - точку невозврата, где ничто, даже свет не может избежать их гравитации - в 200 раз больше орбиты Земли (или в пять раз больше орбиты Плутона). Это ошеломляющие 29 929 600 000 километров или 18 597 391 235 миль. За пределами горизонта событий каждый из них имеет гравитационное влияние, которое распространяется на 4000 световых лет в каждом направлении.
Для сравнения, черная дыра в центре нашей Галактики Млечный Путь имеет горизонт событий только одну пятую орбиты Меркурия - около 11 600 000 километров или 7 207 905 миль. Эти сверхмассивные черные дыры в 2500 раз массивнее наших.
Гебхардт и Мерфи обнаружили сверхмассивные черные дыры, объединив данные из нескольких источников. Наблюдения с телескопов Джемини и Кека выявили самые маленькие, самые внутренние части этих галактик, в то время как данные с спектрографа Джорджа и Синтии Митчелл на 2,7-метровом телескопе Харлана Дж. Смита выявили их самые большие, самые отдаленные регионы.
Собрать все вместе, чтобы определить массу черных дыр, было непросто. «Нам нужно было компьютерное моделирование, которое могло бы приспособиться к таким огромным изменениям в масштабе», - сказал Гебхардт. «Это можно сделать только на суперкомпьютере».
Но выигрыш не заканчивается поиском этого массивного галактического центра. Открытие имеет гораздо более важные последствия. Это «говорит нам нечто фундаментальное о том, как образуются галактики», - сказал Гебхардт.
Эти черные дыры могут быть темными остатками ранее ярких галактик, называемых квазарами. Ранняя вселенная была полна квазаров, некоторые полагали, что они питались от черных дыр 10 миллиардов солнечных масс или более. Астрономам было интересно, куда исчезли эти сверхмассивные галактические центры.
Гебхардт и Мерфи, возможно, нашли ключевую роль в разгадывании тайны. Их две сверхмассивные черные дыры могут пролить свет на то, как черные дыры и их галактики взаимодействовали с ранней вселенной. Они могут быть недостающим звеном между древними квазарами и современными сверхмассивными черными дырами.
Источник: пресс-релиз обсерватории Макдональдс.
