Велемудр

NASA

Эйнштейн предсказал существование черных дыр в 1916 году в рамках общей теории относительности. Сам термин был введен много лет спустя — в 1967 году, но лишь в 1971 году нашли настоящую черную дыру.

В 2019 году коллаборация Event Horizon Telescope выпустила первое в истории изображение черной дыры. Её «увидели» в центре галактики M87, когда телескоп исследовал горизонт событий — область, за которую ничто не может выйти из черной дыры.

На сегодняшний день астрономы выделили три типа черных дыр: обычные, сверхмассивные и промежуточные.

Обычные черные дыры: так ли просты?

Когда звезда сжигает последние остатки топлива, она может разрушиться. Небольшие звезды, масса которых не более чем в три раза превышает массу Солнца, превращаются в нейтронную звезду или белого карлика. Но когда коллапсирует более крупная звезда, она продолжает сжиматься и образует черную дыру.

Черные дыры, образующиеся в результате коллапса отдельных звезд, относительно малы, но невероятно плотны. Это приводит к тому, что на окружающие объекты действует огромная гравитационная сила. Такие черные дыры поглощают пыль и газ из окружающих их галактик, что позволяет им расти.

Сверхмассивные черные дыры: Гулливер среди лилипутов

Сверхмассивные черные дыры в миллионы и даже миллиарды раз массивнее Солнца, но в диаметре примерно такие же. Считается, что именно такие черные дыры находятся в центре практически всех галактик, включая нашу — Млечный Путь.

Ученые пока не знают, как образуются такие большие черные дыры. Считается, что после рождения эти гиганты набирают массу из пыли и газа вокруг них — этого материала полно в центрах галактик.

Сверхмассивные черные дыры могут быть результатом слияния сотен или тысяч крошечных черных дыр. Также причиной могут быть большие газовые облака, которые сливаются вместе и быстро накапливают массу. Есть и третий вариант — коллапс группы звезд — и даже четвёртый, ведь сверхмассивные черные дыры могут возникать из больших скоплений темной материи. Правда, мы не знаем, из чего состоит темная материя, поскольку она не излучает свет и не может быть непосредственно наблюдаема — мы можем наблюдать её только благодаря её гравитационному воздействию на другие объекты.

Промежуточные черные дыры: ни то, ни другое

В 2014 году астрономы обнаружили, как оказалось, черную дыру средней массы в рукаве спиральной галактики. А в 2021 году уже обнаружился древний гамма-всплеск, показавший такую дыру астрономам.

Считается, что промежуточные черные дыры могут существовать в центре карликовых галактик. Наблюдения за десятью такими галактиками, пять из которых были ранее неизвестны науке, выявили рентгеновскую активность обычную для черных дыр. Это позволило предположить наличие черных дыр средней массы — от 36 000 до 316 000 солнечных масс.

А как же выглядят черные дыры?

Этот вопрос достаточно непрост. В черных дырах отдельно выделяют горизонт событий, а также сингулярность.

Горизонт событий черной дыры — это граница, за которую свет не может выйти. Как только частица пересекает горизонт событий, она не может покинуть его. А внутренняя область черной дыры, где находится масса объекта, известна как сингулярность — единственная точка в пространстве-времени, где сосредоточена масса черной дыры.

Ученые не могут увидеть черные дыры так, как звезды и другие объекты в космосе. Вместо этого астрономам приходится полагаться на излучение, которое испускают черные дыры, когда пыль и газ втягиваются в них. Но сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центре галактики, могут быть окутаны плотной пылью и газом — как мы помним, там этого довольно много — а они могут блокировать излучение.

Именно такой увидели первую черную дыру астрономыETH Collaboration

Иногда, когда материя притягивается к черной дыре, она «рикошетит» от горизонта событий и выбрасывается наружу. При этом образуются яркие струи вещества, движущиеся на почти релятивистских скоростях. Хотя черная дыра остается невидимой, эти мощные струи можно наблюдать с большого расстояния.

Алена Ядвичук