Надмасивна чорна діра

Article

May 29, 2022

Надмасивна чорна діра (SMBH або іноді SBH) є найбільшим типом чорної діри, її маса від мільйонів до мільярдів разів перевищує масу Сонця (M☉). Чорні діри - це клас астрономічних об'єктів, які зазнали гравітаційного колапсу, залишивши після себе сфери сфероїдної форми, з яких ніщо не може вибратися, навіть світло. Дані спостережень вказують на те, що майже кожна велика галактика має надмасивну чорну діру в центрі. Наприклад, Чумацький Шлях має надмасивну чорну діру в центрі Галактики, що відповідає радіоджерелу Стрілець A*. Наростання міжзоряного газу на надмасивні чорні діри є процесом, відповідальним за живлення активних галактичних ядер і квазарів. Дві надмасивні чорні діри були безпосередньо відображені телескопом Event Horizon: чорна діра в гігантській еліптичній галактиці Мессьє 87 і чорна діра в Центр Чумацького Шляху.

Опис

Надмасивні чорні діри класично визначають як чорні діри з масою від 0,1 мільйона до 1 мільйона M☉. Деякі астрономи почали позначати чорні діри розміром щонайменше 10 мільярдів M☉ як надмасивні чорні діри. Більшість із них (наприклад, TON 618) пов’язані з винятково енергійними квазарами. Навіть більші були названі надзвичайно великими чорними дірами (SLAB) з масою понад 100 мільярдів M☉. Хоча вони зазначили, що наразі немає доказів того, що неймовірно великі чорні діри є реальними, вони зазначили, що надмасивні чорні діри майже такого розміру існують. Деякі дослідження припускають, що максимальна маса, якої може досягти чорна діра, будучи світними акреторами, становить близько 50 мільярдів M☉. Надмасивні чорні діри мають фізичні властивості, які чітко відрізняють їх від класифікацій з меншою масою. По-перше, припливні сили поблизу горизонту подій значно слабкіші для надмасивних чорних дір. Припливна сила на тіло на горизонті подій чорної діри обернено пропорційна квадрату маси чорної діри: людина на горизонті подій чорної діри розміром 10 мільйонів M☉ відчуває приблизно таку ж приливну силу між головою і ногами, як людини на поверхні землі. На відміну від чорних дір зоряної маси, значну приливну силу не можна було б відчувати дуже глибоко в чорній дірі. Крім того, дещо нерозумно зауважити, що середня щільність SMBH в межах горизонту подій (визначається як маса чорної діри, поділена на об’єм простору в межах її радіусу Шварцшильда) може бути меншою за густину води. Це тому, що радіус Шварцшильда прямо пропорційний його масі. Оскільки об’єм сферичного об’єкта (наприклад, горизонт подій чорної діри, що не обертається) прямо пропорційний кубу радіуса, щільність чорної діри обернено пропорційна квадрату маси, а отже, вище. масові чорні діри мають нижчу середню щільність. Радіус Шварцшильда горизонту подій (необертаючої) надмасивної чорної діри розміром ~1 мільярд M☉ можна порівняти з великою піввіссю орбіти планети Уран, яка дорівнює 19 АС

Історія досліджень

Історія того, як були знайдені надмасивні чорні діри, почалася з дослідження Мартеном Шмідтом радіоджерела 3C 273 у 1963 році. Спочатку вважалося, що це зірка, але спектр виявився спантеличливим. Було визначено, що це лінії викиду водню, які були зміщені в червоний колір, що вказує на те, що об’єкт віддаляється від Землі. Закон Хаббла показав, що об’єкт розташований на відстані кількох мільярдів світлових років і, отже, має випромінювати енергію, еквівалентну сотням галактик. Швидкість змін світла джерела, названого квазізоряним об’єктом або квазаром, припускає, що випромінювальна область має діаметр одного парсека або менше. До 1964 року було виявлено чотири таких джерела. У 1963 році Фред Хойл і У. А. Фаулер запропонували існування надмасивних зірок, що горять воднем (SMS) як пояснення комп.