Фраза «самая большая чёрная дыра во Вселенной» создаёт ложное ощущение, будто астрономы измерили все чёрные дыры и выбрали победителя. На самом деле мы видим только небольшую часть космической популяции, а массы самых далёких гигантов часто определяются косвенно. Поэтому корректнее говорить о наиболее массивных из известных и измеренных чёрных дыр — и обязательно уточнять метод оценки.
Самое известное имя в таких списках — TON 618, квазар с центральной чёрной дырой массой порядка десятков миллиардов Солнц. Но даже для него в литературе встречаются разные значения. Это хороший пример того, почему эффектная цифра сама по себе ещё не делает объект бесспорным рекордсменом.
Как вообще «взвешивают» чёрную дыру, которую нельзя увидеть
Чёрная дыра не излучает свет из-за горизонта событий, поэтому массу определяют по её влиянию на окружающее вещество и свет. В близких галактиках можно измерять скорости звёзд или газа вокруг центра и строить динамическую модель. Если движение требует огромной невидимой центральной массы, её связывают с сверхмассивной чёрной дырой.
У далёких активных ядер чаще используют спектры. Газ в области широких эмиссионных линий движется со скоростями в тысячи километров в секунду. По ширине линий и оценке размера излучающей области получают так называемую вириальную массу. Но результат зависит от геометрии газа, выбранной спектральной линии и калибровки метода.
Есть и другие подходы. Например, гравитационное линзирование может ограничить массу центрального объекта по тому, как галактика и её чёрная дыра искажают изображение далёкого фона. Разные методы имеют разные систематические ошибки, поэтому две цифры нельзя сравнивать как результаты взвешивания на одних весах.
TON 618: знаменитый кандидат, но не магическая точная цифра
TON 618 — чрезвычайно яркий квазар, то есть активное ядро далёкой галактики. Его свет создаётся веществом, которое разогревается в аккреционном диске перед падением к центральной чёрной дыре. Оценки массы этого объекта долго цитировались около 66 миллиардов солнечных масс, однако более поздний анализ с другой эмиссионной линией дал значение примерно 40,7 миллиарда масс Солнца.
Разница огромна для газетного заголовка, но для астрофизики она показывает природу измерения: мы не видим горизонт событий TON 618 в виде диска и не ставим объект на весы. Масса выводится из характеристик быстро движущегося газа и эмпирических соотношений. Поэтому разумнее писать «порядка нескольких десятков миллиардов солнечных масс», а не изображать одну цифру как абсолютную.
Даже при нижней оценке это фантастический масштаб. Радиус горизонта событий невращающейся чёрной дыры растёт пропорционально массе, и для десятков миллиардов солнечных масс он достигает сотен астрономических единиц. Но размер горизонта не следует путать с размером квазара или аккреционного диска — это разные структуры.
Есть ли кандидаты тяжелее TON 618
В популярной литературе встречаются заявления о чёрной дыре в Phoenix A с массой около ста миллиардов Солнц и другие экстремальные оценки. Проблема в том, что не все они основаны на одинаково прямых или надёжных измерениях. Часть значений получается из масштабных соотношений свойств галактики или рентгеновской среды и имеет большие неопределённости.
Для сравнения интересен центр ярчайшей галактики скопления Abell 1201. В 2023 году моделирование сильного гравитационного линзирования дало массу центральной чёрной дыры примерно 33 миллиарда солнечных масс с существенной неопределённостью. Это ниже часто цитируемых оценок TON 618, но метод принципиально другой и особенно ценен тем, что работает для неактивной галактики.
Другой пример — Holm 15A, где динамическое моделирование движения звёзд дало массу порядка 40 миллиардов Солнц. Такие объекты показывают, что ультрамассивные чёрные дыры — не единичная экзотика, но верхняя граница их масс пока остаётся предметом наблюдений и теории.
Как чёрные дыры вырастают до десятков миллиардов Солнц
Чёрная дыра увеличивает массу, поглощая газ и сливаясь с другими чёрными дырами. Для центральных объектов галактик эти процессы связаны с эволюцией самой галактики: приток газа питает активное ядро, а слияния галактик могут приводить к образованию двойных сверхмассивных чёрных дыр и их последующему объединению.
Но рост не бесконечно прост. Яркое аккреционное излучение нагревает и выталкивает окружающий газ, ограничивая питание. Кроме того, для очень далёких квазаров возникает вопрос времени: как объект успел набрать огромную массу уже в молодой Вселенной? Это заставляет исследовать массивные «семена» чёрных дыр, эпизоды быстрого аккреционного роста и ранние слияния.
Кто же всё-таки самый массивный
Если нужен короткий ориентир, TON 618 остаётся одним из самых известных и наиболее массивных кандидатов с оценкой порядка 40 миллиардов солнечных масс, а старое число 66 миллиардов всё ещё часто встречается в публикациях. Но называть его окончательно крупнейшей чёрной дырой во Вселенной слишком смело.
Причина не в придирке к словам. Мы наблюдаем ограниченный объём Вселенной, выбираем объекты по их яркости и используем разные методы оценки масс. Завтра может быть найден более массивный объект или пересмотрена масса уже известного. В астрофизике такой «рекорд» — текущий результат измерений, а не неизменный титул.
Читайте также: TON 618: что известно об одном из крупнейших квазарных чёрных дыр.