Забележителна анимация на NASA показва чудовищния размер на черните дупки

NASA пусна нова анимация, която ще ви разкрие в действителност какво пространство заема една свръхмасивна черна дупка.

Това са гигантите на Вселената - същински колоси, разположени в центровете на галактиката; гравитационните сърца, около които звездите се въртят в танц, продължаващ цяла вечност. Първоначално масата им е около 100 000 пъти по-голяма от слънчевата – и това са най-малките. Впоследствие свръхмасивните черни дупки могат да достигнат размери десетки милиарди слънчеви маси.

Тези абстрактни числа са чудесни, но човек трудно може да си представи колко големи реално са тези космически обекти. И това е и една от най-големите мистерии на Вселената – въпреки че имаме известна представа, нямаме идея как са достигнали подобни размери.

"Преките измервания, много от които са направени с помощта на космическия телескоп Хъбъл, потвърждават наличието на повече от 100 свръхмасивни черни дупки", казва теоретичният астрофизик Джереми Шнитман от Центъра за космически полети "Годард" на NASA. "Как стават толкова големи? Когато галактиките се сблъскват, черните дупки в центъра им в крайна сметка също могат да се слеят заедно."

Всъщност самите черни дупки може изобщо да не са много големи. Това са най-плътните обекти, които познаваме във Вселената. Те са толкова компактни, че математически можем да ги опишем само като сингулярност - едноизмерна точка с безкрайна плътност. Плътността им е толкова голяма, че пространство-времето се изкривява гравитационно в нещо, което на практика представлява затворена сфера около тях. В рамките на нея дори светлината няма достатъчна скорост, за да избяга.

Именно това се има предвид, когато говорим за размерите на черна дупка, а границата ѝ е известна като хоризонт на събитията. Колкото по-масивна е черната дупка, толкова по-голям е радиусът на сферата, определена от хоризонта на събитията, известен като радиус на Шварцшилд. Ако Слънцето беше черна дупка например, радиусът на Шварцшилд щеше да е само 2,95 км.

Доколкото ни е известно, най-малките черни дупки започват с маса около пет пъти по-голяма от тази на Слънцето - обекти, които са се образували от рухналото ядро на масивна звезда в края на живота ѝ. Това са черни дупки със звездна маса.

Горната граница на черните дупки със звездна маса е около 65 пъти по-голяма от масата на Слънцето, тъй като изключително мощните звезди-предшественици, които биха създали тези по-големи обекти, завършват живота си в двойка нестабилни свръхнови, които напълно заличават ядрото, без да оставят нищо, което да се срине в черната дупка.

Въпреки това сме виждали черни дупки със звездна маса, по-масивни от 65 слънчеви маси. Те могат да се образуват, когато черните дупки се сблъскват и сливат, в резултат на което се получава обект с комбинирана маса. Но как се стига от тях до свръхмасивните и ултрамасивните черни дупки? Нямаме представа. Съществува любопитен недостиг на открити черни дупки в диапазона между черните дупки със звездна маса и свръхмасивните черни дупки.

При свръхмасивните черни дупки обаче разполагаме с много примери. Новата анимация на NASA представлява един доста смайващ поглед към този диапазон, като се започне от черна дупка в галактика джудже на име J1601+3113 - с маса около 100 000 слънчеви маси. Това би й дало радиус на Шварцшилд, който е малко по-малък от половината от размера на Слънцето. Сянката на черната дупка се разпростира в пространството около хоризонта на събитията, създавайки по-тъмна област с размер около два пъти по-голям от нейния, което означава, че във видеото тази сянка изглежда с приблизително същия размер като Слънцето.

Виждаме и свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика, Стрелец А*, с тегло около 4,3 милиона слънчеви маси. Включена е и M87*, първата черна дупка, която някога е била заснемана, и чиято маса е много по-голяма - 5,37 милиарда Слънца.

Анимацията показва и две черни дупки, които се намират в центъра на една и съща галактика - NGC 7727. Някога NGC 7727 е била две галактики. След като са се обединили, двете черни дупки в ядрата на галактиките - с обща маса съответно 154 милиона и 6,3 милиона слънчеви маси - са потънали в центъра на новосъединената галактика, където един ден също ще се слеят.

Астрономите смятат, че тези обекти разкриват един от начините, по които свръхмасивните черни дупки растат. Освен това сливанията им би трябвало да предизвикват гравитационни вълни, но честотата им е твърде ниска, за да могат да бъдат засечени от сегашните ни инструменти.

Една от най-големите черни дупки във Вселената, за които знаем, е чудовището, известно като TON-618. През 2004 г. учените измериха масата ѝ - цели 66 милиарда слънчеви маси. Теоретичната горна граница на масата на черните дупки е около 50 милиарда слънчеви маси, но Вселената често обича да не се поддава на теоретичните прогнози.

При тази маса черната дупка би имала радиус на Шварцшилд от над 1300 астрономически единици. За сравнение, орбитата на Плутон се намира на около 40 астрономически единици от Слънцето. Това нещо би погълнало Слънчевата система стотици пъти.

За щастие, TON-618 е много далеч; изчислено е, че нейната светлина е на 10,8 милиарда години, така че нямаме поводи за притеснение.

Източник: Science Alert