что такое ton 618 в космосе
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 чёрная дыра
Тема тёмных областей пространства-времени нашей Вселенной очень интересная. Сейчас известно множество подобных объектов. И разумеется, возник вопрос, какая самая большая чёрная дыра во Вселенной.
Если сначала существование подобных районов в космосе было лишь гипотетическим, то с момента их обнаружения началось более активное изучение и исследование.
Сверхмассивные чёрные дыры являются самыми большими — их масса может превышать солнечную в миллиарды раз. Напомним, что масса нашего Солнца 1,9891×10³⁰ кг и превышает массу Земли в 332 982 раз.
Как считают учёные, практически в каждой галактической структуре в центре есть крупная чёрная дыра. По сути, формирование галактики и тёмных областей тесно взаимосвязаны.
Хотя во Вселенной множество объектов, особенно крупные из них встречаются редко.
Самая большая чёрная дыра во Вселенной и её название
На данный момент абсолютным лидером является TON 618. Её открыли в 1957 году во время исследования белых карликов за пределами Млечного Пути.
Однако сначала природа объекта была неясной. Его описывали как определённо фиолетовый. Затем учёные обнаружили, что это активный источник мощного радиоизлучения и отнесли объект к новому классу астрономических объектов. И между прочим, TON 618 стал одним из ярчайших квазаров.
Квазары — это ярчайшие астрономические объекты, представляющие собой активные галактические ядра на начальном этапе развития. В них чёрная дыра поглощает материю, при этом формируя аккреционный диск.
Собственно говоря, вещество из диска попадает в область пространства-времени, разогревается и производит мощнейшее излучение. В спектре TON 618 отмечаются очень широкие эмиссионные линии. А значит газ в аккреционном диске движется сверхбыстро, примерно 7000 км/с. Поэтому излучение квазара может быть сильнее излучения всех звёзд в галактике.
Возможно, в будущем подобные объекты выделят в отдельную категорию — ультрамассивные чёрные дыры.
Где находится самая большая чёрная дыра во Вселенной?
Самая большая чёрная дыра во Вселенной обладает массой 66 млрд солнечных масс. Причем её диаметр составляет 400 триллионов километров.
Скорее всего, такие огромные области формируются в результате столкновения или поглощения галактик.
Учёные предполагают, что через 4 млрд лет галактика Андромеды столкнётся с нашим Млечным Путём, и они соединятся в одну Метагалактику. При этом области пространства-времени, которые находятся в их центре, также объединятся и родится самая крупнейшая чёрная дыра.
Топ-5 самых крупнейших чёрных дыр
В данный список, разумеется, не вошла самая большая чёрная дыра TON 618. Помимо неё, во Вселенной есть и другие сверхмассивные объекты.
1) В центре активного блазара S5 0014+81 располагается чёрная дыра массой в 40 млрд раз больше солнечной. Причём её горизонт событий в ширине 236,7 млрд километров. Ежегодно она поглощает материи весом более 4000 Солнц.
Блазары — класс внегалактических объектов очень высокой светимости. Они представляют собой активные галактические ядра с релятивистскими джетами, которые направлены к наблюдателю.
2) В далёком от нас галактическом скоплении Abell 2029 находится эллиптическая галактика IC 1101. Это громадная и ярчайшая система во Вселенной, удалённая от Земли на 1,04 млрд световых лет.
Как оказалось, в её центре лежит крупнейшая чёрная область. Она в 60 раз больше и в 2000 раз тяжелее Млечного Пути, то есть её масса превышает солнечную примерно в 100 млрд раз.
3) Квазар SDSS J102325.31+514251.0 с чёрной дырой внутри удивляет не только длинным названием, но и своей массивностью. Он тяжелее Солнца более чем в 35 млрд раз.
Диаметр горизонта событий около 0,123 световых лет, что составляет примерно 8000 расстояний от Земли до Солнца. А вот находится он в созвездии Девы и удалён от нашей планеты на 10 млрд световых лет.
4) В созвездии Дракон разместился яркий квазар H1821+643. Его масса составляет 30 млрд масс Солнца, а ширина горизонта событий равна 1150 а.е.
По данным учёных, среда вокруг него сильно отличается от других галактических скоплений. Как оказалось, температура и энтропия намного ниже и отличаются крупными градиентами.
5) Эллиптическая галактика NGC 6166 скрывается в созвездии Геркулес, удалённом от нас на 490 млн световых лет. Вокруг неё обнаружено около 40 тысяч шаровых скоплений, которые постепенно смешиваются с внутрикластерной средой.
Собственно говоря, нам она интересна, поскольку в её центре находится самая большая чёрная дыра (точнее одна из них).
Масса всей области превышает солнечную в 30 млрд раз. Она поглощает огромное количество газа, создавая мощные релятивистские струи. За год в неё попадает газа весом примерно 200 масс Солнца.
Релятивистские джеты или струи — струи и выбросы плазмы из ядра.
Хотя наш Топ-5 уже сформирован, хочется отметить ещё один массивный квазар — APM 08279+5255. Он не входит в пятёрку, но выделяется своей массой, которая составляет около 23 млрд солнечных масс.
APM 08279+5255 располагается в созвездии Рысь и удалён от Земли на миллиарды световых лет. Между прочим, исследования показали, что квазар содержит в триллионы раз больше воды, чем все океаны на нашей планете.
Итак, мы выяснили какая самая массивная чёрная дыра во Вселенной и узнали основных претендентов на это звание.
Надеюсь, вам было интересно? Узнавайте больше нового на нашем сайте.
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.
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