Сверхмассивная чёрная дыра — это чёрная дыра обычно с массой от миллионов до миллиардов масс Солнца, находящаяся почти в каждой галактике (очень часто в центре Галактики), включая Млечный Путь. Она создаёт настолько сильное гравитационное поле, что ничто, даже свет, не может покинуть её горизонт событий.
Что делает её «сверхмассивной»
- Масса: примерно от 106 до 1010 масс Солнца.
- Расположение: почти всегда — в центре галактики.
Как они образуются?
Сверхмассивная чёрная дыра формируется не так, как обычная звёздная черная дыра. Она слишком велика, чтобы быть просто «остатком звезды». Учёные пока не пришли к единому мнению, как появляются сверхмассивные черные дыры, но есть несколько ведущих гипотез.
Прямой коллапс гигантского газового облака
В ранней Вселенной существовали огромные облака водорода и гелия массой в сотни тысяч–миллионы Солнц. Если такие облака не успевали превратиться в звёзды, они могли сжаться целиком, образовав «зародыш» чёрной дыры массой 10⁴–10⁶ Солнц.
Это объясняет, почему уже через 500–700 миллионов лет после Большого взрыва существовали квазары с массой >10⁹ Солнц.
Коллапс сверхмассивной первичной звезды
В ранней Вселенной могли существовать звёзды массой 10 000–100 000 Солнц. Такие звёзды нестабильны и могут «быстро» коллапсировать в чёрные дыры огромной массы.
Слияние множества звёздных чёрных дыр
В плотных звёздных скоплениях ранней Вселенной десятки и сотни чёрных дыр могли:
- сталкиваться,
- сливаться,
- постепенно накапливать массу.
Этот процесс медленнее, но он длиться миллиарды лет.
Быстрый рост через аккрецию
Как только появляется «зародыш» чёрной дыры, она начинает расти, поглощая:
- газ,
- пыль,
- звёзды,
- другие чёрные дыры.
Аккреционный диск вокруг неё разогревается до миллионов градусов и светится ярче всей галактики — так появляются квазары
Слияние галактик
Когда сталкиваются две галактики, их центральные чёрные дыры: сближаются, образуют двойную систему, в итоге сливаются в одну сверхмассивную.
Как они влияют на галактики?
Сверхмассивные чёрные дыры не просто поглощают окружающую материю, они активно влияют на эволюцию галактик:
- Регулируют звездообразование — нагревают газ, мешая образованию новых звёзд.
- Создают джеты и ветры, выбрасывая вещество далеко за пределы галактики.
- Определяют структуру галактики — масса чёрной дыры коррелирует со скоростями
В центре Млечного Пути находится Стрелец A* — сверхмассивная чёрная дыра массой примерно в 4 миллиона раз больше массы Солнца.
Сверхмассивная чёрная дыра и «обычная» (звёздная) чёрная дыра существуют по одним и тем же физическим законам, но масштабы, происхождение и влияние на окружающий мир у них радикально разные.
Сверхмассивная чёрная дыра — это гигант с массой в миллионы–миллиарды Солнц, живущий (обычно) в центре галактик, а звёздная чёрная дыра — это остаток коллапса одной массивной звезды, обычно массой в несколько–десятков Солнц.
Разошлись ничьей
Долгие годы считалось, что любой объект, попавший в зону притяжения сверхмассивной черной дыры, будет уничтожен. Но как оказалось – нет. В 2013 году астрономы обнаружили магнетар всего в 0.1 светового года от Стрельца A*. Это экстремально близко — по галактическим меркам почти вплотную.
Магнетар — один из самых прочных объектов во Вселенной. Он выдерживает давление в 1034 Паскалей, плотность выше, чем у атомного ядра, магнитное поле до 1015 гаусс.
Магнетар оказался критически близко к черной дыре, но все же этого оказалось недостаточно, его не затянуло внутрь.
А что внутри черной дыры?
Точно неизвестно, есть разные теории. Например, точка бесконечной плотности, где законы физики перестают работать. Или же внутри черной дыры материя переходит в новое состояние, возможно — в другую область пространства-времени. Или чёрная дыра может быть входом в кротовую нору — туннель в другую часть Вселенной или в другую вселенную.