Найбільша чорна діра, яку коли-небудь було виявлено, має масу, що в 36 мільярдів разів перевищує масу нашого Сонця. Вона існує поблизу верхньої межі, передбаченої нашими космологічними моделями, що залишає астрономів з гострими питаннями щодо взаємозв’язку між чорними дірами та галактиками, в яких вони знаходяться.

У статті, опублікованій 7 серпня в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, дослідники оголосили про відкриття чорної діри всередині надмасивної галактики, що знаходиться в 5 мільярдах світлових років від Землі, яку назвали «Космічна підкова». Згідно із заявою, нововиявлений монстр приблизно в 10 000 разів важчий за надмасивну чорну діру в центрі Чумацького Шляху. Теоретичні прогнози встановлюють верхню межу маси чорної діри в 40-50 мільярдів разів більше маси Сонця; ця космічна велетенська істота має масу в 36 мільярдів разів більше маси Сонця, тому вона небезпечно наближається до того, що дозволяють розрахунки.

Величезні розміри Космічної Підкови помітно викривляють простір-час, згинаючи світло від сусідніх галактик у підковоподібне сяйво, яке називається кільцем Ейнштейна. Ця випадкова небесна особливість, разом із більш традиційними методами виявлення, дозволила астрономам помітити нову чорну діру, яка ще не отримала назви.

«Це одна з 10 наймасивніших чорних дір, які коли-небудь були виявлені, і, цілком можливо, наймасивніша», — заявив у своїй заяві Томас Коллетт, співавтор дослідження та космолог з Університету Портсмута в Англії. «Більшість інших вимірювань маси чорних дір є непрямими і мають досить велику похибку, тому ми насправді не знаємо напевно, яка з них найбільша».

Більшість великих галактик, включаючи Чумацький Шлях, мають у своєму центрі надмасивні чорні діри. Космологічні моделі передбачали, що більші галактики, такі як Космічна Підкова, можуть містити ще більші, «ультрамасивні» чорні діри. Однак такі ультрамасивні чорні діри було важко виявити, оскільки традиційний метод відстеження руху зірок навколо них — зоряна кінематика — був неефективним для неактивних, віддалених чорних дір.

Дослідники подолали це обмеження за допомогою гравітаційного лінзування, методу, який не залежить від необхідності «бачити» рух космічних об’єктів. Вони також використовували дані спостережень з Великого телескопа та космічного телескопа «Габбл», щоб створити комплексну модель галактики. Цей двосторонній підхід дозволив команді виявити «сплячу» чорну діру «виключно за її величезною гравітаційною силою та впливом, який вона чинить на оточення», — пояснив Карлос Мело, головний автор дослідження та аспірант Федерального університету Ріо-Гранде-ду-Сул у Бразилії, в тій же заяві.

«Ми виявили вплив чорної діри двома способами, — сказав Коллетт. — Вона змінює траєкторію світла, яке проходить повз чорну діру, і змушує зірки у внутрішніх областях галактики, в якій вона знаходиться, рухатися надзвичайно швидко. Поєднавши ці два виміри, ми можемо бути повністю впевнені, що чорна діра існує насправді».

«Особливо цікаво те, що цей метод дозволяє нам виявляти та вимірювати масу цих прихованих надмасивних чорних дір у всьому Всесвіті, — додав Мелос, — навіть коли вони абсолютно мовчазні».

Ще однією примітною особливістю середовища Космічної Підкови є те, що вона є «групою скам’янілостей». Ці темні, масивні системи в основному рухаються під дією гравітаційних сил і зазвичай є кінцевим продуктом серії злиття галактик.

«Ймовірно, що всі надмасивні чорні діри, які спочатку знаходилися в супутніх галактиках, тепер також злилися, утворивши надмасивну чорну діру, яку ми виявили», — сказав Коллетт. «Отже, ми бачимо кінцевий стан формування галактики та кінцевий стан формування чорної діри».

Нова чорна діра справляє вражаюче враження, і буде цікаво подивитися, що ще відкриють про неї астрономи. Це також чудовий приклад мультимесенджерної астрономії — координації різних типів сигналів від одного і того ж астрономічного явища. Це було надзвичайно важливо для переосмислення явищ, які ми, як вважалося, вже «дослідили», але також є багатообіцяючим для підтримки абсолютно нових відкриттів. У будь-якому разі, немає сумнівів, що ми наближаємося до розгадки багатьох таємниць нашого Всесвіту як ніколи раніше.