Masa središta galaktika kreće se od jednog milijuna do nekoliko milijardi masa Sunca. Masa se mjeri brzinom kojom se zvijezde i plin okreću oko centra galaktike: brža brzina kruženja zahtijeva jaču gravitacijsku silu koja drži zvijezde u njihovim orbitama.

Ima li dokaza o postojanju crnih rupa?

Crnu rupu ne možemo direktno vidjeti, jer svijetlost ne može proći horizont događaja. To znači da se moramo osloniti na indirektne dokaze. Drugim riječima, moramo promatrati vidljive objekte čije će nam ponašanje ukazati na nužnost postojanja nevidljivog tijela u njihovoj blizini. Odnosno, vidljivo tijelo se tako ponaša da pokraj njega, jednostavno, mora biti nevidljivi objekt – crna rupa. Mjesta gdje možemo naći takve masivne, kompaktne, tamne objekte su središta galaktika i binarni sistemi koji emitiraju X-zrake. Ako u tim područjima nađemo veliku masu skupljenu u mali volumen i ta je masa tamna možemo pretpostaviti da je to crna rupa.

Vjerujemo da su tamni masivni objekti u središtu galaktika crne rupe iz najmanje dva razloga. Prvo, teško je pomisliti da bi bilo nešto drugo: previše je gusto i tamno da bi bile zvijezde ili zvjezdani skupovi. Drugo, jedina obećavajuća teorija koja objašnjava zagonetne objekte poznate kao kavazari i aktivne galaktike bazira se na tome da takve galaktike imaju supermasivne crne rupe u svojim središtima.

Količina energije koju zrači kvazar tako je velika da se teško ili nikako može objasniti nekim drugim sistemom. Naime, kada materija padne u gravitacijsko polje njezina je brzina, pa zato i energija, u porastu. Ako mnogo materije padne u isto vrijeme i uskovitla se u disku oko crne rupe, trenje između različitih vrsta materije povećava brzinu i time energiju koja, zatim, zrači van. Na taj način materija koja okružuje supermasivnu crnu rupu može zračiti mnogo više energije po gramu goriva nego bilo koji drugi poznati mehanizam, uključujući i nuklearnu fuziju. Tako gledano ovi argumenti snažno sugeriraju da su u središtima tih galaktika crne rupe, ali to još nije apsolutni dokaz.

slike kvazara

Nekoliko otkrića snažno potkrepljuju hipotezu da ovi sistemi sadrže crnu rupu. Prvo, u blizini središta aktivnih galaktika pronađeni su vrlo snažni izvori zračenja mikrovalova (sistem "vodenog masera"). Znanstvenici su, vrlo preciznim mjerenjima, došli do zaključka da vrlo masivni objekti u središtu ovih galaktika imaju radijus nešto manji od pola svjetlosne godine. Teško zamisliti nešto drugo osim crne rupe što bi sadržavalo toliku masu u tako malom volumenu.

Drugo otkriće pruža nam još čvršći dokaz. Proučavajući X-zrake astronomi su otkrili liniju u spektru galaktičkog središta koja ukazuje na nazočnost atoma koji se gibaju izuzetno brzo (oko 1/3 brzine svijetlosti). Osim toga, zračenje koje ovi atomi vrše pomaknuto je prema crvenom dijelu spektra baš na način koji se očekuje od zračenja koje dolazi iz blizine horizonta crne rupe. Ova promatranja bilo bi vrlo teško objasniti na neki drugi način osim pomoću crne rupe.

M84; potpis supermasivne crne rupe

Pretpostavimo da pronađemo jedan dvostruki sistem s X-zračenjem. Kako ćemo znati da je nevidljivi kompaktni objekt crna rupa? Svakako prva stvar koju moramo učiniti je izmjeriti njegovu masu. Mjerenjem orbitalne brzine (brzine kruženja oko nevidljivog partnera), zajedno s još nekoliko stvari, možemo izračunati masu nevidljivog pratioca. (Tehnika je vrlo slična onoj za mjerenje mase supermasivnih crnih rupa u galaktičkim središtima: što se zvijezda brže giba, potrebna je jača gravitacijska sila da je zadrži, stoga i masivniji nevidljivi pratilac.) Ako je masa kompaktnog objekta vrlo, vrlo velika, nema drugog poznatog objekta koji bi to mogao biti osim crne rupe. Obična zvijezda te mase morala bi biti vidljiva, a zvjezdani ostatak kao neutronska zvijezda nije u stanju oduprijeti se gravitaciji i urušava se u crnu rupu. Kombinacijom procjena i detaljnih studija zračenja iz akrecijskog diska može se prikupiti dovoljno snažnih dokaza da je ispitivani objekt uistinu crna rupa.