Массу чёрной дыры TON 618 оценили в десятки миллиардов Солнц

Квазар TON 618 снова привлёк внимание из-за масштаба чёрной дыры в его центре. Этот объект находится примерно в 10,8 млрд световых лет от Земли, а его свет летел к нам большую часть возраста Вселенной. В центре квазара, по разным оценкам, находится одна из самых массивных известных чёрных дыр — от 40,7 до 66 млрд масс Солнца.

TON 618 выглядит в телескоп как небольшая голубовато-белая точка на границе созвездий Гончие Псы и Волосы Вероники, ниже ручки Большого Ковша. Но это не звезда: видимый свет создаёт разогретый аккреционный диск вокруг чёрной дыры. Сам объект был впервые каталогизирован в 1957 году в обсерватории Tonantzintla в Мексике, где его приняли за слабую голубую звезду или белый карлик.

Главная интрига вокруг TON 618 — не только размер, но и неопределённость измерений. Оценка 2004 года, основанная на ширине линии Hβ в спектре квазара, дала массу около 66 млрд солнечных масс. Более поздний анализ 2019 года снизил оценку до 40,7 млрд масс Солнца. Для сравнения: чёрная дыра Sagittarius A* в центре Млечного Пути имеет массу около 4 млн солнечных масс, а суммарная звёздная масса нашей галактики оценивается примерно в 64 млрд масс Солнца.

Если верхняя оценка верна, одна чёрная дыра TON 618 может быть массивнее всех звёзд Млечного Пути вместе взятых. Если ближе к истине нижняя оценка, объект всё равно остаётся экстремальным: его масса составляет примерно две трети звёздной массы нашей галактики. Такой масштаб делает TON 618 важным ориентиром для понимания того, насколько большими могут становиться чёрные дыры в ранней Вселенной.

Размер горизонта событий тоже выглядит почти невозможным для бытового восприятия. При массе 66 млрд Солнц радиус Шварцшильда TON 618 оценивается примерно в 1 300 астрономических единиц, а диаметр горизонта событий — около 2 600 а.е., или примерно 390 млрд км. Даже при сниженной оценке массы диаметр горизонта событий остаётся около 1 600 а.е., то есть намного больше области, где находятся планеты Солнечной системы.

Астрономы не могут напрямую «взвесить» такую далёкую чёрную дыру. Массу оценивают по движению газа в области вокруг аккреционного диска: чем шире эмиссионные линии в спектре, тем быстрее движется газ и тем сильнее гравитационное поле центрального объекта. Этот метод полезен для далёких квазаров, но он зависит от геометрии газовой области, ориентации объекта относительно Земли и выбранных спектральных линий.

Именно поэтому TON 618 лучше описывать не как «самую массивную чёрную дыру во Вселенной», а как одну из самых массивных известных. Её пример важен ещё и потому, что астрономы пытаются понять, есть ли физический предел роста таких объектов. В теоретических моделях для невращающихся чёрных дыр этот предел может быть около 50 млрд масс Солнца, но для вращающихся объектов картина сложнее.

На фоне новостей о сигналах NASA и поиске внеземных цивилизаций история TON 618 напоминает: космос остаётся не только инженерной, но и фундаментальной научной загадкой. А рядом с обсуждением будущих полётов, включая миссии SpaceX к Марсу, такие объекты показывают масштаб Вселенной, в которой даже целая галактика может оказаться меньше одной чёрной дыры по массе.

Важно и то, что мы видим TON 618 таким, каким он был более 10 млрд лет назад. Что произошло с этим объектом с тех пор, неизвестно: он мог вырасти ещё сильнее, замедлить рост или почти исчерпать доступное вещество. Нынешние наблюдения дают не фотографию «сегодняшнего» состояния квазара, а древний свет из эпохи, когда Солнца и Земли ещё не существовало.

Источник: Space Daily