Квазар ТОН-618

Объект был открыт в 1957 году в рамках исследования тусклых голубых звёзд (в основном белых карликов), расположенных вне плоскости Млечного Пути. Понятие квазара оформилось только в 1963 году[2], поэтому природа объекта на момент его открытия оставалась неясной. На фотокарточках, снятых 70-сантиметровым телескопом Шмидта в обсерватории Тонанцинтлы (англ. Tonantzintla Observatory) в Мексике, объект был обозначен под номером «618» и описан как «определённо фиолетовый»[3].

В 1970 году институт радиоастрономии в Болонье обнаружил радиоизлучение из TON 618, после чего объект был идентифицирован как квазар[4]. Мари-Элен Ульрих в обсерватории Мак-Доналд при наблюдении за TON 618 зафиксировала эмиссионные линии, типичные для квазара. Красное смещение (z) превышало 2,2, то есть TON 618 был очень удалённым объектом, и на тот момент (1976 год) являлся одним из самых ярких квазаров[5].

Предполагается, что у квазара TON 618 имеется аккреционный диск горячего газа, вращающегося вокруг гигантской чёрной дыры в центре галактики. По оценкам, расстояние до квазара составляет 3,18 гигапарсек или 10,37 млрд световых лет. Галактика, в центре которой находится квазар, не видна с Земли из-за яркости самого квазара. Абсолютная звёздная величина квазара равняется −30,7, его светимость составляет 4×1040 Вт, что в 140 триллионов раз превышает солнечную.

Эмиссионные линии в спектре TON 618 необычно широкие[5], что означает, что газ в аккреционном диске перемещается с очень высокой скоростью, около 7000 км/с[1]. Масса чёрной дыры составляет 66 млрд масс Солнца[1]

Открытие объекта TON 618 состоялось еще в 1957 году, причем оно было сделано случайно, в процессе сбора информации о других космических объектах – белых карликах.  Обнаружили его ученые из мексиканской обсерватории Tonantzintla. Поэтому впоследствии объект получил имя по ее первым буквам – TON 618.

Расстояние до квазара TON 618 составляет более 10 млрд световых лет. Ученые считают его одним из самых ярких объектов Вселенной: свет квазара (около 140 триллионов Солнц) полностью затмевает галактику, в которой он расположен.

Исследование квазаров, находящихся на расстояниях в миллиарды световых лет, чрезвычайно важно для космологии, в частности для выбора космологической модели, наиболее полно отражающей свойства реальной Вселенной. Так, например, можно было бы надеяться обнаружить на больших расстояниях отклонение Хаббла закона от линейности и связать это отклонение с той или иной космологической моделью. Однако ввиду большого разброса абсолютных светимостей квазаров определённого результата получить пока не удаётся. Возможно, изучение квазаров даст также важные сведения об эволюции Вселенной.

Ученым особенно интересна в TON 618 черная дыра. Этим термином называют объекты с невероятно сильной гравитацией, расположенные в центре большинства галактик. Сверхмассивная черная дыра TON 618 в Гончих Псах – самая большая среди всех, которые известны во Вселенной. Ее основные характеристики:

• Масса – 66 млрд солнечных масс. Получить представление о размерах этого гиганта можно, сравнив его с черной дырой в центре нашей Галактики, масса которой составляет 4 млн солнечных.
• Вокруг черной дыры вращается аккреционный диск, состоящий из горячего газа. Скорость его вращения высока – около 7000 км/сек.
• Размер TON 618 составляет в диаметре около 2600 астрономических единиц. Для сравнения, черная дыра Стрелец А в нашей Галактике имеет радиус 45 астрономических единиц. Термином «астрономическая единица» принято называть расстояние от Солнца до Земли. По состоянию на 2018 год черная дыра TON 618 является самой массивной.

Оказывается, существует теоретический предел размера черных дыр – небесных объектов настолько массивных, что даже свет не может их покинуть. И самая большая черная дыра – монстр, названный TON 618, весит примерно 40 миллиардов масс Солнца. TON 618 имеет радиус более 1000 астрономических единиц (а.е.), а это означает, что если бы черная дыра была помещена в центр Солнечной системы, то к тому времени, когда вы достигли бы Плутона, вы находились бы менее чем в 5% пути от центра Солнечной системы к краю черной дыры.

TON 618 находится на расстоянии около 18,2 миллиарда световых лет от Земли. На ночном небе этот объект располагается на границе созвездий Гончих Псов и Волос Вероники. Астрономы впервые обнаружили эту черную дыру в 1957 году в обсерватории Тонанцинтла в Мексике, но не поняли, что это такое. Сначала они подумали, что это тусклая голубая звезда, но наблюдения спустя десятилетие показали интенсивное излучение вещества, падающего в гигантскую черную дыру.

TON 618 питает квазар, один из самых ярких объектов во всей Вселенной, с силой освещения 140 триллионов солнц. Квазары извлекают свет из гравитационной энергии центральной черной дыры. Материал вокруг черной дыры падает внутрь и при этом сжимается и нагревается, высвобождая огромное количество радиации. Хотя отдельные события, такие как самые мощные сверхновые, могут ненадолго затмить квазары, они длятся всего несколько недель. Ну а квазары могут светить миллионы лет.

Однако квазары находятся так далеко, что даже в самые мощные телескопы они выглядят как слабые пятна света, астрономы впервые обнаружили их по их мощному радиоизлучению. Квазары на самом деле являются сверхмассивными черными дырами. Сверхмассивные черные дыры становятся огромными за счет слияния с другими черными дырами и постоянного питания окружающим материалом.

Именно эта скорость «питания» устанавливает предел размера черной дыры. Космические пылесосы могут потреблять только определенное количество материала за определенное время. Когда материал падает внутрь, он нагревается и испускает излучение (создавая квазар), но это излучение нагревает сам материал, не давая ему быстро упасть в черную дыру.

Эта саморегуляция предотвращает слишком быстрый рост черных дыр. Астрономы могут оценить максимальную массу черной дыры, взяв эту скорость питания и умножив ее на известный возраст Вселенной, что дает расчетную максимальную массу примерно в 50 миллиардов солнечных масс.

Однако это только оценка. Могут быть и другие, более экзотические способы создания больших черных дыр, например, в результате прямого коллапса больших сгустков темной материи в ранней Вселенной. Так что вполне возможно, что существуют еще более массивные черные дыры.

1) https://www.4glaza.ru/articles/ton-618-chernaya-dyra/

2) https://rtraveler.ru/universe/ton-618-samaya-bolshaya-chernaya-dyra-s-massoj-kak-u-40-milliardov-solnc/

3) http://www.astronet.ru/db/msg/1188379