Черные дыры: что нового узнали ученые за последние годы

Читать в полной версии

Поиск скрытых и «спящих» черных дыр

В 2024 году ученые обнаружили самую массивную на сегодняшний день черную дыру в нашей Галактике, образовавшуюся из взрывающейся звезды. Gaia BH3 в 33 раза больше массы нашего Солнца и расположена относительно близко к Земле — на расстоянии 2000 световых лет. Эта черная дыра считается «спящей» — она не поглощает вещество от ближайшей звезды и потому никак не светится. Единственный способ ее зафиксировать — наблюдать за движением звезды-компаньона, которая вращается вокруг невидимого объекта. До открытия Gaia BH3 самой тяжелой звездной черной дырой в нашей Галактике считалась Cygnus X-1 (21 солнечная масса).

В феврале 2025 года NOIRLab (Национальная исследовательская лаборатория оптической и инфракрасной астрономии, национальный центр США) открыла тысячи новых кандидатов на черные дыры, включая около 300 промежуточных и 2500 активно питающихся в карликовых галактиках. Это открытие подтверждает, что Вселенная буквально пронизана невидимыми и малоизученными черными дырами.

Изучение ранней Вселенной

Один из главных вопросов космологии — как в молодой Вселенной появились сверхмассивные черные дыры.

Согласно NASA, существует несколько ключевых сценариев.

• Звездные черные дыры. Образуются из массивных звезд после взрыва сверхновой. Их массы могут быть в несколько сотен раз больше масс Солнца.
• Сверхмассивные черные дыры. Находятся в центрах галактик, масса — миллионы и миллиарды солнц. Вопрос происхождения остается открытым.
• Промежуточные черные дыры. Возможны при слиянии звездных черных дыр. Считаются редкими, их масса — сотни или тысячи солнц.
• Первобытные черные дыры (гипотеза). Могли возникнуть сразу после Большого взрыва.

В 2024 году астрономы зафиксировали объект, который существовал всего через 1,5 млрд лет после Большого взрыва и рос с рекордной скоростью. Эта черная дыра, которую назвали LID-568, поглощала поток газа и пыли из окружающей галактики со скоростью, превышающей предел Эддингтона — максимум, при котором давление излучения, исходящего от падающего вещества, должно было бы уравновесить силу гравитации и остановить дальнейший приток. Это ставит под сомнение старые модели и показывает, что некоторые черные дыры могли формироваться и расти стремительнее, чем считалось.

Телескоп James Webb в 2024 году открыл объект, получивший условное название Little Red Dot. Это древнейшая из известных черных дыр, сформировавшаяся уже через 500 млн лет после Большого взрыва. Она оказалась слишком массивной для столь раннего возраста — значит, процесс формирования шел каким-то особым путем.

А в системе Infinity, где столкнулись две галактики, телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST, James Webb Space Telescope), возможно, впервые зафиксировал само рождение сверхмассивной черной дыры. Наблюдения подтверждают гипотезу так называемых светлых семян, согласно которой маленькие черные дыры образовывались при разрушениях ядер звезд.

Слияния черных дыр и необычные конфигурации

Черные дыры не только растут в одиночку, но и сливаются. В последние годы обсерватория LIGO (Американская лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) зарегистрировала их крупнейшее слияние: две массивные дыры породили объект весом примерно 225 солнечных масс. Это произошло в так называемом массовом разрыве — диапазоне, где образование таких объектов ранее считалось невозможным.

Также неожиданным стало сообщение китайских исследователей о возможной тройной системе черных дыр. Они нашли следы того, что две дыры слились под влиянием третьей, более массивной. Это первый случай, когда ученые увидели намек на столь сложную конфигурацию.

Другой редкий эпизод зафиксировали в 2025 году астрономы из Беркли: звезда была разрушена блуждающей сверхмассивной черной дырой за пределами ядра галактики. Она находилась на расстоянии около 2600 световых лет от центра галактики, то есть далеко за пределами ядра. Ранее такие катастрофы наблюдались почти исключительно в центральных областях галактик.

Сверхновые методы изучения: ИИ и вибрации

Технологический рывок последних лет дал астрономам новые инструменты. В 2023–2024 годах международная команда применяла алгоритмы искусственного интеллекта к архивным данным Event Horizon Telescope. EHT, или «телескоп горизонта событий», — это глобальная сеть радиотелескопов, объединенных методом интерферометрии, которая позволяет получать детализированные изображения горизонтов событий черных дыр.

Благодаря этому удалось получить уточненный образ черной дыры Sagittarius A* в центре нашей Галактики. Анализ показал, что объект вращается почти с предельной скоростью, а его ось вращения ориентирована в сторону Земли.

Также исследователи усовершенствовали методы анализа гравитационных волн, применяя математический подход, известный как точный анализ Вентцеля — Крамерса — Бриллюэна. С помощью него исследователи смогли выявить ранее не замеченные особенности колебаний черных дыр, такие как спиральные структуры, называемые кривыми Стокса, которые играют ключевую роль в понимании их вибраций. Теперь ученые могут улавливать «звон» черных дыр — колебания, возникающие после слияния. Это открывает возможность находить новые объекты, которые раньше терялись в шуме сигналов.

А среди, пожалуй, самых необычных теорий, которые выдвинули ученые за последние годы, — то, что Вселенная может находиться внутри вращающейся черной дыры.

Анализ снимков, полученных с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», показал: две трети галактик вращаются по часовой стрелке — это отклонение от случайного распределения (если бы вращения галактик были полностью случайными, примерно половина должна была бы вращаться по часовой стрелке, а половина — против). Это может указывать на внешнюю черную дыру-родителя.