ton 618 что это
Где прячется самая тяжелая сверхмассивная черная дыра
Настоящие космические чудовища! Если черные дыры навевают страх, то их более массивные собратья заставляют радоваться, что мы находимся на безопасном расстоянии. Какая же сверхмассивная черная дыра стала самой тяжелой и где ее искать?
Вселенские тяжеловесы
Зависимость между массой черной дыры и массой балджа
Черной дырой именуют необычный участок пространства-времени с невероятно сильной гравитацией. Она настолько мощная, что даже при скорости света не получится выбраться (это касается и самого света). Обычно эти объекты охватывают в параметрах всего несколько десятков километров и способны разрастаться в процессе активного питания.
У черных дыр также есть разновидности, определяемые количеством массы. Наибольших тяжеловесов называют сверхмассивными черными дырами. Это категория черных дыр, чья массивность достигает 10 5 —10 10 солнечных.
Никто не способен точно сказать, как именно они появляются в пространстве. Больше всего сторонников у идеи постепенного разрастания. То есть, сначала возникает черная дыра звездной массы и в процессе плотного и длительного обеда она «толстеет».
Кандидаты на первенство
Размер крупнейшей из известных черных дыр
На территории созвездия Рака при удаленности в 3.5 млрд. световых лет можно найти квазар OJ 287, масса которого достигает 18 млрд. солнечных! Кстати, это двойная система, так что меньшая черная дыра по массе приближается к 100 млн. солнечных.
В центре скопления Феникс получится обнаружить невероятно бодрую сверхмассивную черную дыру. Она уже в 20 млрд. раз массивнее Солнца и с каждым годом увеличивается при скорости в 60 солнечных масс.
Еще одно чудовище располагается в центре масштабной галактики эллиптического типа NGC 1277. Искать нужно на территории созвездия Персей. Ее массивность достигает 21 млрд. солнечных! Черта горизонта событий охватывает 130 млрд. км (в 15 раз дальше дистанции Солнце-Нептун). Радует лишь то, что сейчас у нее нет пищи, потому она «спит».
Сверхмассивный лидер
Сравнительный размер сверхмассивной черной дыры TON 618
Кто же оказался на первом месте? Новые находки и сведения все время меняют характеристики космических объектов. Но по данным 2018 года на первом месте по массивности при показателе 66 млрд. солнечных масс находится объект TON 618. Проживает в Гончих Псах при удаленности от нас в 10.37 млрд. световых лет.
Сверхмассивная черная дыра притаилась в галактическом центре. Галактику не удается изучить из-за свечения сверхъяркого квазара. Кстати, эта черная дыра считается не только наиболее массивной, но пока удерживает первенство в качестве самой отдаленной. Из-за массы в 66 млрд. солнечных эту сверхмассивную черную дыру относят к классу «ультрамассивных».
Постскриптум
Для сравнения, в нашем галактическом центре также проживает вероятная сверхмассивная черная дыра – Стрелец А*. Так вот она по массивности достигает чуть больше 4 млн. солнечных и отдалена от нас на 26000 световых лет.
Предполагается, что почти все большие галактики содержат сверхмассивную черную дыру, расположенную в центре галактики. На самом деле существует тесная связь между образованием черной дыры и самой галактикой.
Хотя во вселенной существуют миллионы сверхмассивных черных дыр, невероятно массивные из них редки, и на сегодняшний день идентифицировано лишь малое их количество.
Определить массу большой черной дыры крайне сложно
Чтобы измерить массу сверхмассивных черных дыр, ученые используют различные сложные методы, в том числе доплеровские измерения, отображение реверберации широкой эмиссионной линии, отношение M-сигма и дисперсию скорости.
Массы, полученные из этих методов, часто противоречат друг другу. Поэтому они все еще остаются в области открытых исследований.
Ниже мы собрали несколько самых больших черных дыр с известными массами, измеренными по крайней мере на порядок. Список далеко не полон, но он дает приблизительное представление о том, насколько сложна и обширна наша вселенная.
8. Центральная черная дыра кластера Феникс
Солнечная масса: 2 × 10 10
Кластер Феникса является одним из самых массивных из известных кластеров, большая часть его массы находится в форме темной материи и внутрикластерной среды.
Сверхмассивная черная дыра в центральной галактике скоплений качает энергию в систему. Считается, что он в 20 миллиардов раз массивнее Солнца, а его горизонт должен составлять порядка 118 миллиардов километров в диаметре.
Данные Чандры и различные наблюдения на других длинах волн показали, что эта черная дыра растет быстро со скоростью, в 60 раз превышающей массу Солнца каждый год. Но так как он уже очень велик, этот показатель не является устойчивым. Рост не может длиться более 100 миллионов лет.
7. NGC 4889
Солнечная масса: 2. 1 × 10 10
Обнаруженный в 1785 году, NGC 4889 является самой яркой галактикой в северной части скопления комы, расположенной на среднем расстоянии 308 миллионов световых лет от Земли.
В основе NGC 4889 находится одна из самых больших черных дыр, которая нагревает внутрикластерную среду за счет трения, создаваемого падающей пылью и газами. Эта сверхмассивная черная дыра почти в 5200 раз массивнее центральной черной дыры Млечного Пути, и весит около 21 миллиарда солнечных масс.
Горизонт событий черной дыры имеет ширину от 20 до 124 миллиардов километров, что эквивалентно диаметру орбиты Плутона от 2 до 12 раз.
В настоящее время он дремлет, и вокруг него, кажется, остаются стабильные звезды. Тем не менее космический телескоп Хаббла обнаружил ионизированную среду вокруг сверхмассивной черной дыры, предполагая, что NGC 4889, возможно, был квазаром миллиарды лет назад.
6. APM 08279 + 5255
Солнечная масса: 2. 3 × 10 10
В 2002 году наблюдения Чандры показали, что высокоскоростные ветры уносят газы (до 40% скорости света) из сверхмассивной черной дыры, питающей квазар APM 08279 + 5255.
Квазар расположен в созвездии Рысь и имеет яркость, равную одному квадриллиону, яркости Солнца. Это яркий источник света практически на всех длинах волн, и он стал одним из наиболее исследованных отдаленных объектов.
Двойное изображение квазара вызвано гравитационным линзированием (изгибанием его света галактикой, попавшей в него). Этот эффект также усиливает свет квазара в 100 раз, что позволяет углубленно изучить его характеристики, даже если он находится на расстоянии 12 миллиардов световых лет.
В последнее десятилетие исследователи также обнаружили, что APM 08279 + 5255 имеет достаточно воды, чтобы заполнить океаны Земли более чем в 100 триллионов раз.
5. NGC 6166
Солнечная масса: 3 × 10 10
В центре галактики есть сверхмассивная черная дыра, масса которой в 30 миллиардов раз больше массы Солнца. Ежегодно он поглощает около 200 солнечных масс газа, создавая большие релятивистские струи.
Ученые предположили, что центр галактики может также содержать несколько звезд O-типа; редкие сине-белые звезды с температурой более 30000 кельвинов.
4. H1821 + 643
Солнечная масса: 3 × 10 10
Сильно светящийся квазар, H1821 + 643, расположен в гигантском кластере с сильным охлаждающим потоком в созвездии Драко.
В 2014 году исследователи обнаружили H1821 + 643 как одну из самых массивных черных дыр и точно рассчитали ее массу, которая эквивалентна 30 миллиардам солнечных масс. Горизонт событий черной дыры имеет ширину 1150 а.е. (1 астрономическая единица равна примерно 150 миллионам километров), а его средняя плотность составляет 22 грамма на метр куба, что меньше, чем воздух на Земле.
Недавно детальный анализ квазара доказал, что наша вселенная заполнена огромными количествами ионизированного водорода, сопровождаемого ионизированным кислородом.
3. IC 1101
Солнечная масса: (4-10) × 10 10
IC 1101, одна из самых больших и ярких галактик во вселенной, содержит в своем центре сверхмассивную черную дыру, масса которой в 40-100 миллиардов раз превышает массу Солнца.
Это эллиптическая галактика, расположенная на расстоянии 1,04 миллиарда световых лет от Земли. Галактика имеет массу около 100 триллионов звезд и простирается на 2 миллиона световых лет от ее ядра.
Как и другие массивные галактики, IC 1101 содержит большое количество богатых металлами звезд, некоторым из которых 11 миллиардов лет, и они имеют золотисто-желтый цвет.
2. S5 0014 + 81
Солнечная масса: 4 × 10 10
Это 6-й самый яркий квазар, известный на сегодняшний день, с яркостью более 10 41 Вт. Чтобы поместить это в перспективу, это в 25 000 раз ярче, чем все звезды в галактике Млечный Путь вместе взятых.
В 2009 году данные, полученные из Обсерватории Нила Герилса Свифта, позволили ученым рассчитать массу центральной черной дыры. Они обнаружили, что он в 40 миллиардов раз массивнее нашего Солнца, а его горизонт событий имеет ширину 236,7 миллиарда километров, что эквивалентно 40-кратному радиусу орбиты Плутона.
1. TON 618
Солнечная масса: 6,6 × 10 10
Впервые он был обнаружен в 1957 году при съемке слабых голубых звезд, которые не лежат на плоскости Млечного Пути. Более детальное радиообследование, проведенное в 1970 году, определило TON 618 как квазар.
TON 618 считается аккреционным диском чрезвычайно горячего газа, циркулирующего вокруг массивной черной дыры в центре галактики. Это так ярко, что затмевает остальную часть галактики. Фактически, это один из самых ярких объектов во Вселенной со светимостью 4 × 10 40 Вт, что эквивалентно 140 000 миллиардов раз больше Солнца.
Поскольку газ в аккреционном диске движется с очень высокой скоростью (около 7000 км / с), черная дыра создает исключительно сильную гравитационную силу. И горизонт событий такой массивной черной дыры будет 2600 а.е. в диаметре.
Самая большая черная дыра во Вселенной. Что мы о ней знаем?
Открыли его еще давно, аж в 1957 году в обсерватории Тонанцинтлы, где пока еще неизвестному объекту присвоили номер 618. А само название TON скорее всего произошло от первых трех букв наименования обсерватории.
Квазар в представлении художника. Фото: ESO/M.
Но это еще не самый яркий квазар в известной нам Вселенной, есть квазар со светимостью в 600 триллионов Солнц. Если Вам интересно, то в моем блоге на «Пульсе» про него есть отдельная статья.
TON 618 считается самой массивной и большой черной дырой в известной нам Вселенной. Его массу оценивают в 66 миллиардов солнечных масс. Для сравнения, черная дыра Стрелец А*, в центре нашей галактики имеет массу в 4 миллиона Солнц. TON 618 массивнее даже некоторых галактик.
Сравнение массы (масштаб не соблюден) TON 618 и галактики Треугольник.
А его размеры поражают еще больше. Если сравнивать с радиусом Стрельца А* (45 астрономических единиц), то TON 618 имеет радиус в 2600 астрономических единиц или примерно 360 световых часов. Если кто-то не знает я напомню, что астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца (150 миллионов километров).
TON 618 в сравнении с Солнечной системой (с орбитой последней планеты).
Сложно поверить в существование чего-то настолько огромного и массивного, но я уверен, что во Вселенной еще найдется черная дыра, которая обгонит нашего сегодняшнего рекордсмена по всем характеристикам.
Этот абсолютный монстр среди черных дыр поглощает эквивалент Солнца в день
Оказалось, что одна из самых больших черных дыр во Вселенной обладает аппетитом, соответствующим ее огромным размерам.
Новые измерения показывают, что черная дыра в 34 миллиарда раз превышающая массу Солнца — поглощает почти одну массу Солнца каждый день.
Это делает ее самой быстрорастущей черной дырой во всей Вселенной.
«Масса черной дыры также в 8000 раз больше, чем черная дыра в центре Млечного пути», — сказал астроном Кристофер Онкен из Австралийского национального университета в Австралии.
Открытие данной сверхмассивной черной дыры было впервые объявлено в 2018 году; она питает сверкающий квазар в центре галактики под названием SMSS J215728.21-360215.1 (для краткости J2157) в ранней Вселенной, на расстоянии миллиардов световых лет.
Во время открытия астрономы оценили массу черной дыры в около 20 миллиардов солнечных масс, отнеся ее к категории ультрамассивных (более 10 миллиардов солнечных масс), и скорость ее накопления — сколько материала она поглощает — в половину солнечной массы день.
С тех пор астрономы предприняли новые измерения, чтобы пересмотреть эти числа. И они сногсшибательны. При своей производной массе черная дыра J2157 (J2157*) будет иметь радиус Шварцшильда — радиус ее горизонта событий — около 670 астрономических единиц (AU).
Для контекста, расстояние от Солнца до Плутона составляет 39,5 астрономических единиц. Считается, что гелиопауза — когда солнечный ветер уже недостаточно силен для влияния с межзвездным пространством — находится на расстоянии более 100 а.е. от Солнца. Поэтому горизонт событий J2157* более чем в шесть раз превышает размер Солнечной системы.
Эти новые измерения пересмотрели не только размер и скорость аккреции черной дыры, но и расстояние. Изменения незначительны, учитывая ее общее расстояние от нас — всего несколько десятков миллионов световых лет. Но даже такие относительно мелкие детали имеют значение, когда дело доходит до понимания того, что происходило в нашей Вселенной, когда ей едва исполнился 1 миллиард лет.
J2157* не самая большая черная дыра, когда-либо обнаруженная. Ультрамассивная чёрная дыра, массой около 40 миллиардов солнечных масс, находится в центре галактики Holm 15A, на расстоянии около 700 миллионов световых лет. И еще есть сверхмассивная черная дыра, питающая квазар TON 618 — абсолютное чудовище — с 66 миллиардами солнечных масс.
Черные дыры Holm 15A и TON 618 довольно трудно понять. Мы не знаем, как образуются и растут сверхмассивные или ультрамассивные черные дыры.
Исследование было опубликовано в ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
Источники: Фото: (ESO/M. Kornmesser)
Астрономы нашли самую далекую черную дыру
Carnegie Institution for Science
Группа ученых под руководством Эдуардо Баньядоса (Eduardo Bañados) сообщила об открытии квазара, имеющего красное смещение z = 7,54, то есть испустившего свет более тринадцати миллиардов лет назад. В центре квазара находится черная дыра с массой около 800 миллионов масс Солнца. Кроме того, ученые рассчитали, какую долю составлял ионизированный водород в молодой Вселенной, и выяснили, что в тот момент происходила активная реионизация вещества. Статья опубликована в Nature.
Квазары являются одними из самых ярких астрономических объектов, и к тому же их яркость практически не меняется со временем. По современным представлениям, квазары представляют собой ядра галактик на ранней стадии формирования, то есть массивные черные дыры, которые активно поглощают вещество. Из-за того, что при падении в черную дыру вещество разогревается, оно начинает излучать, причем очень сильно. В среднем светимость квазара примерно в десять триллионов раз больше, чем у Солнца.
Из-за огромной светимости квазары удобно использовать для изучения молодой Вселенной. Грубо говоря, чем дальше от нас находится объект, тем дольше от него шел свет и тем дальше в прошлое мы смотрим. С другой стороны, чем древнее источник света, тем сложнее его разглядеть, поэтому его исходная светимость должна быть довольно высока. Квазары хорошо подходят на роль таких источников. До последнего времени самым далеким известным квазаром был ULAS J1120+0641, имеющий красное смещение около z = 7,09, то есть появившийся примерно через 750 миллионов лет после Большого взрыва. В данной статье ученые сообщают об открытии квазара с z = 7,54, возраст которого почти на шестьдесят миллионов лет больше. Прочитать, что такое красное смещение, можно в этой статье, а пересчитать его в возраст объекта можно с помощью калькулятора.
Квазар J1342+0928 обнаружили в результате непрерывного поиска далеких объектов, проводимого в рамках проектов ALLWISE, UKIDSS и DECaLS. Из-за того, что при больших красных смещениях практически все излучение в видимой части спектра поглощается межзвездным газом, ученым пришлось использовать данные, собранные всеми тремя телескопами. Затем они подтвердили, что J1342+0928 действительно является квазаром, сняв его спектр с помощью спектрографа FIRE, установленного на 6,5-метровом оптическом Магеллановом телескопе Бааде. В результате ученым удалось разглядеть в спектре линии излучения Mg II, C III и C IV, соответствующие переходам между состояниями с различными значениями вращательной энергии. По изменению длин волн астрофизики определили красное смещение квазара (z = 7,54), а затем уточнили этот результат с помощью телескопа NOEMA.
Спектр излучения квазара
E. Bañados et. al. / Nature
Но большая масса у столь далекой (и столь древней) черной дыры вызывает особый интерес, и вот почему. По общепринятой сейчас модели развития Вселенной, звезды начали появляться только через 150 миллионов лет после Большого взрыва, соответственно, черные дыры тоже начали формироваться только после этого момента. С другой стороны, скорость роста черной дыры ограничена так называемым аккреционным пределом Эддингтона. Поэтому астрофизики более подробно изучили рост черной дыры квазара J1342+0928 и выяснили, что ее «предок» имел массу не меньше тысячи масс Солнца и образовался еще в момент z = 40, то есть через 65 миллионов лет после Большого взрыва. Таким образом, либо в молодой Вселенной существовали массивные черные дыры (например, первичные черные дыры), либо скорость их роста превышала предельную.
Зависимость массы трех древних черных дыр от времени. Красным отмечена черная дыра из этой работы