Оглавление
- 1 Сверхмассивная черная дыра
- 1.1 Определение и свойства сверхмассивных черных дыр
- 1.2 История исследований
- 1.3 Образование и происхождение
- 1.4 Ранние зародыши-прародители
- 1.5 Квазизвезды и ореолы темной материи
- 1.6 Прямой коллапс и первичные черные дыры
- 1.7 Компьютерное моделирование
- 1.8 Первичные черные дыры
- 1.9 Аккреция газа и верхний предел массы
- 1.10 Активность и эволюция галактики
- 1.11 Слияния и отказ от малого и среднего бизнеса
- 1.12 Убегающие черные дыры
- 1.13 Излучение Хокинга
- 1.14 Доказательства присутствия черных дыр
- 1.15 Черная дыра в центре Млечного Пути
- 1.16 Сверхмассивные черные дыры в других галактиках
- 1.17 Индивидуальные исследования
- 1.18 Двойные черные дыры
- 1.19 Необычные открытия
- 1.20 Загадка отсутствия черной дыры в A2261-BCG
- 1.21 Самый удаленный квазар
- 1.22 Извержение сверхскопления Змееносец
- 1.23 Изображение активных черных дыр
- 1.24 Дополнительные ресурсы
- 1.25 Полный текст статьи:
- 2 Сверхмассивная черная дыра
Сверхмассивная черная дыра
-
Определение и свойства сверхмассивных черных дыр
- Сверхмассивные черные дыры (SMBH) имеют массу более 100 000 масс Солнца.
- Они обладают слабыми приливными силами и низкой средней плотностью.
- Радиус Шварцшильда SMBH сопоставим с орбитой Урана.
-
История исследований
- В 1963 году Мартин Шмидт обнаружил радиоисточник 3C 273, который оказался квазаром.
- В 1964 году Фред Хойл и У. А. Фаулер предположили существование сверхмассивных звезд.
- В 1970 году Артур М. Вулф и Джеффри Бербидж предположили существование массивных черных дыр в ядрах галактик.
- В 1974 году Брюс Балик и Роберт Браун обнаружили Стрелец А* в центре Млечного Пути.
- В 1994 году телескоп “Хаббл” подтвердил наличие SMBH в Мессье 87.
- В 2019 году телескоп Event Horizon Telescope получил первое изображение SMBH в Мессье 87.
-
Образование и происхождение
- Черные дыры растут за счет аккреции вещества и слияния с другими черными дырами.
- Существуют гипотезы о механизмах образования и начальных массах прародителей SMBH.
- Отдаленные и ранние SMBH трудно объяснить, некоторые предполагают их образование до Большого скачка.
-
Ранние зародыши-прародители
- Черные дыры размером в десятки или сотни M☉ могут оставаться после взрывов массивных звезд.
- Плотное звездное скопление может коллапсировать из-за отрицательной теплоемкости.
-
Квазизвезды и ореолы темной материи
- Большие газовые облака могут коллапсировать в “квазизвезду”, которая затем коллапсирует в черную дыру.
- Ореолы темной материи могут втягивать газ, образуя сверхмассивные звезды.
-
Прямой коллапс и первичные черные дыры
- Большие облака газа могут коллапсировать без промежуточной фазы звезды.
- Эти объекты называются черными дырами прямого коллапса.
-
Компьютерное моделирование
- Первые сверхмассивные черные дыры могут возникать в турбулентных скоплениях газа.
- Холодные потоки подавляют звездообразование, образуя черные дыры.
-
Первичные черные дыры
- Черные дыры могли образоваться в первые мгновения после Большого взрыва.
- Эти черные дыры могли достичь сверхмассивных размеров из-за аккреции.
-
Аккреция газа и верхний предел массы
- Аккреция газа является основным способом роста черных дыр.
- Существует верхний предел массы для сверхмассивных черных дыр около 50 миллиардов M☉.
-
Активность и эволюция галактики
- Гравитация черных дыр питает активные объекты в галактиках.
- Соотношение между массой черной дыры и массой галактики зависит от типа галактики.
-
Слияния и отказ от малого и среднего бизнеса
- Взаимодействие галактик с SMBH может привести к слиянию.
- Гравитационные волны могут выбросить черную дыру за пределы галактики.
-
Убегающие черные дыры
- Убегающие черные дыры могут вызывать звездообразование на своем пути.
- Линейная особенность вблизи карликовой галактики RCP 28 интерпретирована как звездообразующий след от возможной убегающей черной дыры.
-
Излучение Хокинга
- Излучение Хокинга уменьшает массу и энергию черных дыр, заставляя их сжиматься и исчезать.
- Невращающаяся и незаряженная черная дыра с массой 1×1011 М☉ испарится за 2,1×10100 лет.
-
Доказательства присутствия черных дыр
- Эффект Доплера указывает на асимметрию систем с черными дырами.
- Прямые доплеровские измерения водяных мазеров выявили быстрое кеплеровское движение, возможное только при высокой концентрации вещества в центре.
-
Черная дыра в центре Млечного Пути
- Звезда S2 обращается по эллиптической орбите, что указывает на массу объекта около 4,0 миллиона M☉.
- Инфракрасные наблюдения показывают орбитальное движение плазмы с периодом 45±15 мин.
-
Сверхмассивные черные дыры в других галактиках
- В центре почти каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра.
- В некоторых галактиках, таких как NGC 4395, среднеквадратичные скорости звезд увеличиваются пропорционально 1/r вблизи центра.
-
Индивидуальные исследования
- Ближайшая галактика Андромеды содержит черную дыру массой 1.4+0.65−0.45 ×108 М☉.
- В сверхгигантской эллиптической галактике NGC 4889 находится черная дыра массой 2.1+3.5−1.3×1010 М☉.
- Квазар TON 618 имеет черную дыру массой 4,07×1010 М☉.
-
Двойные черные дыры
- Некоторые галактики, такие как 4C +37.11, имеют две сверхмассивные черные дыры.
- Двойная пара в OJ 287 содержит самую массивную черную дыру массой 18,348 миллиарда М☉.
-
Необычные открытия
- В 2011 году в карликовой галактике Хениз 2-10 обнаружена сверхмассивная черная дыра без выпуклости.
- В 2012 году в NGC 1277 обнаружена черная дыра массой около 17 миллиардов М☉.
- В 2013 году в NGC 1365 измерено вращение черной дыры почти со скоростью света.
- В 2014 году в M60-UCD1 обнаружена черная дыра массой 20 миллионов М☉.
-
Загадка отсутствия черной дыры в A2261-BCG
- В сверхгигантской эллиптической галактике A2261-BCG не обнаружено активной сверхмассивной черной дыры.
- Галактика является одной из крупнейших известных, в тысячу раз больше Млечного Пути.
- Масса центральной черной дыры оценивается от 6.5+10.9−4.1×1010 M☉ до (6-11)×109 M☉.
- Черная дыра может быть почти невидимой, влияя только на орбиты звезд.
-
Самый удаленный квазар
- В декабре 2017 года обнаружен самый удаленный квазар ULAS J1342+0928 с красным смещением z = 7,54.
- Это в 7 раз дальше, чем предыдущий рекордсмен ULAS J1120+0641.
-
Извержение сверхскопления Змееносец
- В феврале 2020 года обнаружено самое энергичное событие во Вселенной со времен Большого взрыва.
- Извержение произошло в скоплении Змееносца в галактике Неве 1.
- Центральная черная дыра размером 7 миллиардов мегаметров аккрецировала почти 270 миллионов мегаметров вещества.
- Извержение продолжалось около 100 миллионов лет и высвободило в 5,7 миллиона раз больше энергии, чем самый мощный гамма-всплеск.
-
Изображение активных черных дыр
- В феврале 2021 года опубликовано изображение 25 000 активных черных дыр с очень высоким разрешением.
- Данные получены с помощью низкочастотной антенной системы LOFAR в Европе.
-
Дополнительные ресурсы
- Ссылки на статьи и видео о черных дырах и их влиянии на галактики.
- Интерактивный мультимедийный веб-сайт о физике и астрономии черных дыр.
- Изображения и анимация сверхмассивных черных дыр.