7 главных открытий черных дыр в 2024 году:
Наше очарование черными дырами вполне понятно: их односторонняя граница, «горизонт событий», задерживает свет, а это значит, что никакой сигнал не может выйти из черной дыры наружу. Таким образом, край черной дыры — это область пространства и времени, которая однозначно запрещает вторжение посторонних. Это рецепт тайны. А мы все любим тайны, особенно ученые.
Это усугубляется тем фактом, что в центре черной дыры находится сингулярность, в которой все наши законы физики рушатся, превращая в тарабарщину даже самые тонкие и глубокие достижения в физике. Приблизьтесь к горизонту событий черной дыры в односторонней миссии по открытию, и даже если вы выживете, ваши далекие коллеги не смогут отмахнуться от вас. Поскольку время и пространство в этой точке так резко деформируются, вы навсегда останетесь замороженными на краю горизонта событий.
Однако это не значит, что мы ничего не знаем об этих космических титанах. Каждый год человечество делает все больше открытий о черных дырах, некоторые из них шокируют, некоторые обнадеживают (они являются идеальными лабораториями для проверки и подтверждения общей теории относительности , нашей лучшей теории гравитации), а некоторые просто странные.
Последние 12 месяцев не стали исключением в этом прогрессе. Space.com с гордостью представляет вам самые важные открытия черных дыр 2024 года.
1) Быстрорастущая черная дыра съедает по одному солнцу в день!
Поскольку Рождество 2024 года переходит в Новый год 2025, многие из нас обратят внимание на диеты, чтобы компенсировать последствия нашего ежегодного периода переедания. В феврале 2024 года астрономы обнаружили далекую черную дыру, которая является хозяином переедания.
Сверхмассивная черная дыра находится так далеко от Земли, что свету, испускаемому материей вокруг нее, потребовалось 12 миллиардов лет, чтобы достичь нас. Она была видна почти на заре времен , потому что этот монстр с массой от 17 до 19 миллиардов солнечных масс питает самый яркий квазар , когда-либо виденный человечеством.
Поддержание этого уровня излучения требует, чтобы черная дыра ежедневно потребляла эквивалент массы Солнца в виде газа и пыли!
«Мы обнаружили самую быстрорастущую черную дыру, известную на сегодняшний день. Ее масса составляет 17 миллиардов солнц, и она поглощает чуть больше одного солнца в день», — заявил руководитель исследовательской группы и астроном Австралийского национального университета Кристиан Вольф в своем заявлении. «Это делает ее самым ярким объектом в известной нам Вселенной».
Этот квазар, обозначенный как J0529-4351, настолько яркий, что если бы его поместить рядом с солнцем, он был бы в 500 триллионов раз ярче нашей звезды! Можно было бы также выключить рождественские огни по раньше.
2) Первые двойные звезды, обнаруженные вокруг сверхмассивной черной дыры Млечного Пути
Двойные звезды довольно распространены, и более половины всех звезд, как предсказывают, делят пространство с партнером. Так что вы можете быть удивлены, обнаружив открытие двойной звездной системы в этом списке (тем более, что речь идет о черных дырах, а это всего лишь вторая запись, черт возьми).
Однако это открытие на самом деле не о том, что нашли астрономы, а о том, где они это нашли. В середине декабря 2024 года ученые обнаружили пару двойных звезд, обозначенных как D9, вращающихся вокруг друг друга вблизи Стрельца A* (Sgr A*), сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.
Это необычно, поскольку считалось, что огромная гравитация Sgr A*, масса которого примерно в 4,2 миллиона раз превышает массу Солнца, и других сверхмассивных черных дыр слишком разрушительна, чтобы позволить двойным звездам существовать поблизости.
Хотя D9 относительно молода — ей всего 2,7 миллиона лет (по сравнению с нашим Солнцем, которому 4,6 миллиарда лет ), и ее первооткрыватели ожидают, что две ее звезды вскоре будут вынуждены объединиться, это открытие указывает на то, что среда вокруг сверхмассивных черных дыр может быть не такой бурной, как опасались.
Это означает, что существует вероятность того, что планеты могут даже формироваться, хотя и ненадолго, вокруг высокоскоростных звезд, вращаемых гравитацией Sgr A*. «Черные дыры не так разрушительны, как мы думали», — сказал в своем заявлении
ведущий автор исследования и ученый из Кельнского университета Флориан Пайскер . «Кажется правдоподобным, что обнаружение планет в галактическом центре — это всего лишь вопрос времени».
3) Обнаружена первая «тройная черная дыра»
Очевидно, что «две звезды — это компания» для некоторых звезд, вращающихся вокруг черных дыр, но в октябре 2024 года астрономы с удивлением обнаружили, что некоторые звезды в тройных системах позволяют компаньону оставаться рядом даже после того, как он превратился в черную дыру.
Эти знания появились благодаря открытию первой «тройной черной дыры», состоящей из черной дыры, жадно питающейся звездой-компаньоном, и в то же время вращающейся вокруг более далекой и осторожной звезды.
Система V404 Cygni , расположенная в Млечном Пути на расстоянии около 8000 световых лет от Земли, уже была известна астрономам и хорошо изучена, но только в этом году ученые связали более далекую звезду с этой системой.
Это открытие важно, поскольку оно подразумевает, что черные дыры могут формироваться более мягким образом, не «выталкивая» более слабо связанные далекие звезды, как это обычно происходит при взрывах сверхновых, которые , как принято считать, сопровождают рождение черных дыр.
«Эта система очень интересна для эволюции черных дыр , и она также поднимает вопросы о том, существуют ли еще тройки», — сказал Кевин Бердж из Массачусетского технологического института (MIT) Space.com по электронной почте. «Тот факт, что эта звезда все еще связана, удивителен, поскольку это означает, что она получила низкоэнергетический натальный толчок.
«В целом, неудивительно, что черные дыры должны быть в тройках, поскольку большая часть массивных звезд находится в тройках, но удивительно то, что эта система сохранила тройку после формирования черной дыры».
4) Неуловимые черные дыры средней массы выходят из укрытия
До сих пор в этом списке мы говорили о сверхмассивных черных дырах с массами в миллионы-миллиарды раз больше массы Солнца и о черных дырах звездной массы с гораздо меньшим диапазоном масс от 10 до 1000 солнечных масс. Но должны быть и черные дыры между этими двумя классами черных дыр.
Действительно, они есть. Считается, что черные дыры средней массы находятся в этом массовом разрыве, выступая в качестве «недостающего звена», которое помогает некоторым черным дырам достичь сверхмассивного статуса. Префикс «недостающий» применяется, поскольку этот класс черных дыр был удручающе неуловим.
В июле 2024 года с помощью космического телескопа «Хаббл » астрономы увидели то, что, по их мнению, является недостающим звеном черной дыры в Омеге Центавра — останках галактики, давным-давно поглощенной Млечным Путем.
Этот акт космического каннибализма лишил эту черную дыру средней массы пищи, необходимой ей для роста сверх массы, в 8200 раз превышающей массу Солнца, фактически «заморозив ее во времени».
«На расстоянии около 18 000 световых лет это ближайший известный пример массивной черной дыры», — говорится в заявлении члена группы и аспиранта Института астрономии Общества Макса Планка Максимилиана Хеберле.
В следующем месяце другая группа исследователей обнаружила доказательства существования другой черной дыры средней массы, на этот раз скрывающейся вблизи сверхмассивной черной дыры Стрелец А* (Sgr A*) в самом сердце Млечного Пути, примерно в 27 000 световых годах от Земли.
Вы ждете целую вечность, пока появится черная дыра среднего размера, а затем почти одновременно появляются две.
5) Сверхмассивная черная дыра устраивает истерику
В 2018 году телескоп Event Horizon Telescope (EHT) показал миру первое изображение черной дыры, а именно сверхмассивной черной дыры в центре далекой галактики Мессье 87 (M87).
Шесть лет спустя изучение этой черной дыры, обозначенной как M87*, масса которой равна примерно 5,4 миллиардам солнц, с помощью EHT по-прежнему дает важные научные результаты. В декабре 2024 года ученые, стоящие за проектом, сообщили, что EHT, состоящий из телескопов по всему миру, которые образуют виртуальный инструмент размером с Землю, стал свидетелем того, как та же черная дыра изверглась с мощным и неожиданным взрывом.
Эта гамма- вспышка продолжалась три дня в конце апреля 2018 года. Это была не только первая вспышка M87* с 2010 года, но и более мощная, чем предыдущие выбросы.
Изучая этот взрыв, ученые EHT надеются узнать больше о структуре вокруг сверхмассивных черных дыр, в частности о сплющенных дисках газа и пыли, которые их питают, называемых аккреционными дисками . Выброс уже показал, что струя высокоскоростных частиц, вырывающихся из M87* со скоростью, близкой к скорости света, простирается так далеко, что ее выход из M87* сравнивали с вырывающимся из одной бактерии синим китом.
«В частности, эти результаты предоставляют первую в истории возможность определить точку, в которой ускоряются частицы, вызывающие вспышку, что потенциально может разрешить давний спор о происхождении космических лучей [частиц очень высокой энергии] из космоса, обнаруженных на Земле», — заявил руководитель группы и исследователь из Университета Триеста Джакомо Принчипе.
6) Gaia обнаруживает спящую гигантскую черную дыру недалеко от Земли
В апреле 2024 года космический телескоп Gaia, отслеживающий звезды, обнаружил свою третью черную дыру. Эта черная дыра, известная как «BH3», не только вторая по близости к Земле, находящаяся всего в 2000 световых годах (ближайшая черная дыра, BH1 , также была обнаружена Gaia, но в 2023 году), но и немного монстр.
Масса BH3 эквивалентна примерно 33 солнцам. Хотя это и означает, что она меркнет по сравнению со сверхмассивными черными дырами, по сравнению с другими близкими черными дырами звездной массы BH3 довольно чудовищна. Это немного похоже на сравнение монстра Франкенштейна с Годзиллой.
Это первый случай, когда столь массивная черная дыра звездной массы была обнаружена вблизи Земли.
«Находка Gaia BH3 похожа на момент в фильме «Матрица», когда Нео начинает «видеть» матрицу», — сказал Джордж Сиброк, ученый из Маллардской космической научной лаборатории в Лондонском университетском колледже и член оперативной группы Gaia по черным дырам, в заявлении, отправленном в Space.com. «В нашем случае «матрица» — это популяция спящих звездных черных дыр нашей галактики, которые были скрыты от нас до того, как Gaia их обнаружила».
Руководитель исследовательской группы Паскуале Пануццо из CNRS (Парижская обсерватория, Франция) заявил в своем заявлении: «Такое открытие совершаешь один раз в своей научной жизни».
7) Новый взгляд на «нашу» сверхмассивную черную дыру
Этот список привел нас на самый край наблюдаемой Вселенной, чтобы взглянуть на некоторые из самых ранних черных дыр. Что может быть лучше, чем вернуться домой и заглянуть на Sgr A*, сверхмассивную черную дыру в сердце нашей галактики?
Но это не просто беглый визит; Sgr A* попал в новости в 2024 году, особенно в марте, когда EHT поймал новый аспект знакомой черной дыры. Виртуальный телескоп размером с Землю впервые смог запечатлеть Sgr A* в поляризованном свете.
Это новое наблюдение не только показало, что мощные магнитные поля хорошо организованы вокруг Sgr A*, как и вокруг гораздо более массивной M87*, но и намекнуло на неоткрытую особенность нашей черной дыры.
«Мы ожидаем, что сильные и упорядоченные магнитные поля будут напрямую связаны с запуском струй, как мы наблюдали для M87*», — сказала Сара Иссаун, соруководитель исследования и стипендиат программы NASA Hubble Fellowship Einstein в Центре астрофизики (CfA) в Гарварде и Смитсоновском институте, в интервью Space.com. «Поскольку Sgr A*, не имеющий наблюдаемой струи, по-видимому, имеет очень похожую геометрию, возможно, в Sgr A* также скрывается струя, ожидающая наблюдения, что было бы очень волнительно!»
Возможно, новые доказательства существования такого самолета появятся в 2025 году.
Как уже упоминалось выше, черные дыры любят хранить свои секреты при себе, так что кто знает, какие важные события попадут в этот список через двенадцать месяцев, когда 2025 год будет близиться к концу.
Однако одно не является загадкой: как и на протяжении последней четверти века, Space.com будет там и в 2025 году, чтобы документировать каждый шаг, предпринятый в стремлении понять черные дыры, и мы надеемся, что вы будете рядом с нами.
Прочитайте что такое взгляд в будущее