Сверхмассивная черная дыра

Леонид Гляделов

СверхМассивная Черная Дыра ( СМЧД ) - разновидность черной дыры массой более 10 6 (десять в шестой степени) солнечных масс.

СМЧД находятся в центрах многих крупных галактик, включая нашу галактику Млечный Путь. СМЧД также являются основой квазаров, яркость которых напрямую зависит от аккреции (поглощения) больших объемов вещества.

Формирование сверхмассивных черных дыр

СМЧД отличаются от черных дыр ( ЧД ) звёздных масс, собственно, огромной массой и, возможно, способом своего образования. Черная дыра звёздных масс - образуется путём коллапса массивной звезды (более 3-х масс Солнца), - способ же образования сверхмассивной черной дыры - до сих пор неизвестен. Ни одна из версий образования СМЧД пока не получила убедительных доказательств.

На данный момент обнаружены два вида ЧД, ЧД звёздных масс и сверхмассивные. О процессе формирования ЧД звездных масс ученым известно достаточно много, формирование же СМЧД - одна из главных загадок астрофизики.

    Возможные варианты образования СМЧД:
  • образуются из обычных ЧД путем наращивания массы в богатых пылью и газом регионах Вселенной.
  • из гипотетических ЧД средних масс.
  • возникают напрямую из больших количеств газа и пыли.

ЧД средних масс (массой менее 10 5 и гораздо массивнее обычных ЧД звездных масс, еще их называют черные дыры промежуточных масс) - пока не обнаружены (хотя, по теории возникновения СМЧД их должно быть очень много) и кандидатов на этот вид ЧД единицы, что противоречит наблюдаемым количествам их якобы потомков - СМЧД.

UPDATE 15.02.2017: В феврале 2017 года исследование выявило ЧД промежуточных масс в центре гигантского скопления 47 Тукана.

И в тоже время в 2016 году поступили данные о возможном обнаружении процесса рождения СМЧД в ранней Вселенной напрямую из гигантских облаков газа. Но для уверенного утверждения, что газ напрямую коллапсирует в СМЧД, пока еще мало данных. Возможно телескоп Джеймс Уэбб прольет свет на эту проблему.

Физические характеристики

Гравитационный радиус сверхмассивной ЧД (собственно, как и любого другого тела) - считается по формуле:

r g =2Gm/c 2       (м)

G (гравитационная постоянная) = 6,67408(31)·10 −11

с - скорость света в вакууме = 299 792 458 м/с

m - масса тела (кг), для которого считается радиус

В астрофизике чаще используют такую формулу :

r g ≈ 2,95 (m/М ʘ )      (км)

m - масса тела (кг), для которого считается радиус

М ʘ - масса Солнца

Для любых невращающихся черных дыр гравитационный радиус больше их фактического радиуса и является также и горизонтом событий.

Из этой формулы выходит, что СМЧД массой 20 млрд. солнечных масс (такая как, например, в галактике NGC 4889) будет иметь горизонт событий приблизительно 6 млрд. километров - это приблизительный радиус орбиты Плутона. При таком объеме средняя плотность будет крайне малой, даже меньше плотности воздуха.

Не стоит, однако путать эту плотность с плотностью СМЧД, она намного выше, если такое понятие как плотность вообще существует при таких массах.

Также неизвестно из чего состоит сама ЧД, как себя ведет и во что превращается в итоге вещество при экстремально высоких давлениях - не изучено, экспериментально достичь таких давлений на Земле, скорее всего, - невозможно.

Активные ядра галактик

Если СМЧД активно поглощает пыль, газ и/или близлежащие звезды, и вследствии этого - сильно излучает в различных диапазонах, - такая черная дыра классифицируется как активное ядро галактики (АЯГ). А сами АЯГ делятся на подвиды: квазары, сейфертовские, лацертиды и радиогалактики.

Активные ядра галактик - самые яркие объекты во Вселенной. Например, квазары имеют болометрическую (то есть во всех диапазонах) светимость 10 46 — 10 47 эрг/с. Это в 10 12 раз больше, чем излучает наше Солнце. Интересной космологической загадкой является отсутствие квазаров ближе, чем на расстоянии 3 млрд. св. лет. Есть мнение, что когда у квазара, да и у любого ядра активной галактики заканчивается или резко уменьшается количество вещества, которое он поглощает, - тогда СМЧД в центре успокаивается и галактика становится обычной, такой, как наша, - спокойная галактика Млечный Путь.

Также как и у любого другого тела во Вселенной у сверхмассивной черной дыры могут быть спутники. Это могут быть как обычные черные дыры звездных масс, так и другие СМЧД.

 

Похожие статьи