Каков размер чёрной дыры?

В известном фильме "Интерстеллар" потрясающе красиво показана чёрная дыра с окружающим её светящимся "нимбом" — это так называемый аккреционный диск: притянутое к чёрной дыре окружающее вещество, которое распалось на элементарные частицы и носится вокруг невидимого монстра с невероятными скоростями. Только благодаря этому "венцу" и есть шанс заметить чёрную дыру в космосе: если рядом нет никакого вещества или всё вокруг уже давно "съедено", то этого космического поглотителя и не видно.

Так вот, простым смертным зрителям трудно по данным кадрам оценить размер этой зияющей пропасти, но выглядит она чем-то совершенно огромным, никак не меньше Солнца. А как дело обстоит на самом деле?

Для начала: что вообще такое чёрная дыра? В любом случае это объект, который его же собственная страшная гравитация заставила сжаться до такой степени, что там внутри совершенно точно нет никаких атомов и даже никаких субатомных частиц, даже кварки там, видимо, прекратили своё существование и перешли в пока неведомое нам состояние. В основном чёрные дыры бывают обыкновенные, то есть звёздной массы, а бывают сверхмассивные. Первые действительно по массе сопоставимы с крупными звёздами. По расчётам астрономов, никакая чёрная дыра не может иметь массу меньше трёх с лишним Солнц. А вот, к примеру, в созвездии Близнецов наблюдают чёрную дыру весом в целых 70 Солнц. И есть ещё список таких тяжеловесных кандидатов в чёрные дыры, а также мнение, что они бывают и так называемых промежуточных масс: в 100, даже в 1000 Солнц. Как они такие образуются в космосе, пока не совсем понятно, но вот по поводу чёрных дыр массой в три или десять Солнц можно сказать определённо: это бывшие ядра "умерших" звёзд.

Именно ядра в звёздах и являются теми самыми термоядерными реакторами, которые заставляют их светить. Когда такой реактор в звезде массой, скажем, в сотню раз тяжелее Солнца исчерпывает всё своё топливо, то когда-то бурные термоядерные процессы в нём утихают и перестают противодействовать гравитации. Поэтому ядро начинает беспрепятственно сжиматься под собственной тяжестью, от этого нагреваться и раскалять свою оболочку. В конце концов оболочка торжественно сбрасывается. Это и есть взрыв сверхновой. А ядро продолжает сжиматься до той степени, до которой оно только может в зависимости от своей массы. И если масса превышает 3,3 Солнца, то сожмётся в чёрную дыру. Если не превышает, будет нейтронная звезда (о ней напишем отдельно).

Так вот, сжимается она до диаметра всего-навсего в несколько десятков километров. Она вполне может быть, скажем, 30-километровой, то есть меньше очень многих астероидов в нашей Солнечной системе, не говоря уже о планетах, а тем более о звёздах.

А что со сверхмассивными? Оценки их габаритов тоже существуют. Вот они наглядно проиллюстрированы.

Слева — та самая, которая прославилась как первая сфотографированная чёрная дыра в истории. Она находится в центре галактики М87 в направлении созвездия Девы, в 53 миллионах световых лет от нас. Она "весит" миллиарды Солнц. И эти миллиарды Солнц умещаются в диаметре орбиты Плутона, то есть, грубо говоря, в размеры Солнечной системы.

А справа — чёрная дыра, которая являет собой центр нашей галактики Млечный Путь, закручивает великолепные галактические рукава и заставляет в том числе и нашу Солнечную систему вращаться вокруг неё (вернее, вокруг общего центра масс, конечно). Она "весит" четыре миллиона Солнц, которые "упакованы" в диаметр орбиты Меркурия. То есть у чёрных дыр при их огромной массе мизерные размеры.