Чёрные дыры большие и малые

Черные дыры. Самые страшные, таинственные и завораживающие объекты во Вселенной. Вечно голодные, они пожирают всё на своем пути и постоянно расширяются. Но насколько маленькой и насколько большой может быть черная дыра?
Давайте узнаем. Рождение черной дыры — дело непростое. Чаще всего они возникают в результате того, что массивная звезда заканчивает свой жизненный цикл. Если взять звезду и сжать ее очень, очень сильно, то в какой-то момент она не сможет больше выдерживать давление. Она разрушится и превратится в черную дыру.
Например, мы можем создать черную дыру, сжав Солнце примерно до трех километров. Или сжав Землю до размера горошины. В любом случае в итоге мы получим загадочный темный объект с невероятной массой и гравитацией. В отличие от звезд и планет, черные дыры не имеют ограничений по размеру. Они растут, поедая окружающую их материю. Но насколько сильно варьируется их размер? Например, могут ли они быть… очень маленькими? Теоретически, да. Могут существовать черные дыры диаметром в один атом или даже меньше. Их называют первозданными черными дырами. Они могут существовать, а могут и не существовать. А если и существуют, то это, вероятно, самые старые объекты во Вселенной — старше, чем сами атомы!


Они должны были образоваться сразу после Большого взрыва. Давным-давно, когда Вселенная еще имела невероятную плотность, огромное количество энергии и вообще была похожа на кипящий бульон, любая частица, которая была немного плотнее своих соседей, могла образовать черную дыру. И самые маленькие из них всё равно весили бы триллионы килограммов! Те, что размером с атомы, весили бы столько же, сколько большая гора. А те, что весили как Земля, были бы чуть больше монеты! Но даже если бы они существовали, они были бы довольно безвредны. Температура в них была бы во много раз выше, чем в нашем Солнце, так что они испарялись бы довольно быстро.
Теперь рассмотрим черные дыры, которые мы знаем и видели. Первые из них называются звездными черными дырами. Обычно их масса составляет десятки солнечных масс. Это не кажется много, пока вы не вспомните, что масса Солнца — нониллионы килограммов. Даже не пытайтесь представить себе это число: в нем тридцать нулей! Самая маленькая из известных нам черных дыр от двух до четырех раз тяжелее Солнца. Это одинокая дыра, которая бродит по космосу в поисках добычи. Ближайшая к нам черная дыра называется Гайя би эйч один. Она весит примерно в десять раз больше Солнца, и ее размеры исчисляются километрами. А самая дальняя называется M33X7. Она находится в трех миллионах световых лет от нас и прямо сейчас поедает голубого гиганта, который в несколько раз больше Солнца!



Теперь перейдем к так называемым черным дырам средней массы. Просто съесть несколько звезд им недостаточно. Чтобы увеличиться в размерах, черные дыры должны либо поглотить много звезд, либо — чаще всего — слиться с другой черной дырой. Одна из первых обнаруженных нами черных дыр средней массы родилась именно таким образом. Она весит в сто сорок два раза больше Солнца! Она даже больше, чем некоторые страны на Земле! Недавно мы обнаружили две черные дыры в галактике, удаленной от нас на семнадцать миллиардов световых лет. Когда-нибудь они сольются, но пока они крутятся друг вокруг друга в безумном танце. И при этом выделяют бешеное количество энергии! Звучит пугающе, но это ничто по сравнению с тем, что будет дальше. Давайте перейдем к более серьезным вещам. Сверхмассивные черные дыры. Гигантские, необъяснимые монстры, которые в миллионы, миллиарды раз больше и тяжелее нашего Солнца.
Но… как они стали такими огромными? Вселенной около четырнадцати миллиардов лет. Черные дыры растут очень медленно, поэтому они не могли успеть съесть столько материи или произвести столько слияний. Так может быть, они тоже родились из звезд? Но очень, очень больших. Квазизвезд. Чтобы представить себе их масштаб, возьмем, к примеру, красный сверхгигант Стивенсон два — восемнадцать. По сравнению с этой звездой наше Солнце — просто песчинка, даже меньше. А Стивенсон два — восемнадцать будет песчинкой рядом с квазизвездой. Мы не знаем, существовали ли квазизвезды на самом деле. Они могли образоваться после рождения Вселенной. А еще они могли быть настолько большими, что их ядра разрушились под собственным весом еще до того, как они сформировались! Если это так, то в центре этой квазизвезды должна была появиться маленькая черная дыра.



Бешеная гравитация черной дыры удерживала звезду вместе и одновременно пожирала ее. Температура была огромной, поэтому звезда оставалась стабильной… И они жили так миллионы лет, пока черная дыра не выросла до огромных размеров. Большинство сверхмассивных черных дыр находятся в центрах галактик. Вы можете подумать, что галактики вращаются вокруг них, как мы вокруг Солнца. И что однажды нас неизбежно затянет внутрь… Но не волнуйтесь, это не так. Несмотря на свою невероятную массу эти черные дыры не очень велики в диаметре. Они не способны поглотить целые галактики. Например, в центре нашего Млечного Пути находится черная дыра под названием Стрелец А. Ее масса составляет четыре миллиона солнечных масс, но она довольно мала по размеру — всего в семнадцать раз больше Солнца.
И да, она считается маленькой. Если бы мы заменили Солнце этой черной дырой, она бы даже не достигла орбиты Меркурия. Стрелец А на самом деле милый и спокойный. Да, он поглощает гигантские звезды, но он точно не представляет для нас угрозы. Не все черные дыры такие. Например, черная дыра в галактике Би Эл Ящерицы пожирает огромное количество газа и пыли. Если бы мы находились рядом с ней, она бы выглядела в сто пятнадцать раз больше Солнца, и мы бы сгорели, только приблизившись к ней! Помните первую черную дыру, которую запечатлели на фотографии? Она находится в галактике Мессье восемьдесят семь. На фотографии она выглядит безобидной, но на самом деле она способна поглотить всю нашу Солнечную систему вплоть до пояса Ориона и даже дальше!



Теперь, когда мы обсудили ужасающие размеры сверхмассивных черных дыр, пришло время перейти к настоящим титанам Вселенной — ультрамассивным черным дырам. Это ужасающие, невообразимые гиганты, самые большие объекты, которые когда-либо существовали и, вероятно, будут существовать в нашем мире. Их масса превышает массу Солнца в десятки миллиардов раз. Их гравитация настолько сильна, что они создают вокруг себя квазары — диски, которые светят ярче, чем тысячи галактик вместе взятых. Помните, мы говорили о том, что сверхмассивные черные дыры не способны есть галактики? Так вот, ультрамассивные черные дыры пожирают не только свои галактики, но и буквально всё на своем пути.
Ультрамассивная черная дыра в центре галактики О джей двести восемьдесят семь имеет массу восемнадцати миллиардов солнц. Она настолько гигантская, что вокруг нее вращается еще одна черная дыра. Внутри нее легко поместилась бы не одна, а три Солнечные системы! И вот мы наконец подошли к самому большому объекту во всей Вселенной. Ти о эн шестьсот восемнадцать. Всемогущий разрушитель миров. Черная дыра, сожравшая не одну галактику. Ее масса превышает шестьдесят шесть миллиардов солнечных масс, а внутри нее может поместиться одиннадцать солнечных систем. Квазар вокруг Ти о эн шестьсот восемнадцать светит ярче, чем сто триллионов звезд. Его свет настолько мощный, что даже достиг нас, хотя мы находимся на расстоянии восемнадцать миллиардов световых лет от него. И что самое жуткое… это даже не настоящий размер черной дыры. Так она выглядела около десяти миллиардов лет назад. Поскольку она находится так далеко, ее свет идет до нас очень долго. Значит, мы видим, как эта черная дыра выглядела после рождения Вселенной. Но как она выглядит сейчас? Мы понятия не имеем. Но, вероятно, она в миллионы, миллиарды раз больше.