Černá díra ( TNSM ) je černá díra s hmotností v řádu jednoho milionu Sluncí nebo více. Existuje několik typů černých děr: prvotní černé díry , hvězdné černé díry , mezilehlé černé díry a supermasivní černé díry. Ty druhé jsou nejhmotnější a jejich hmotnost může dosáhnout až 40 miliard slunečních hmot ( hmotnost Holmbergovy galaxie 15A ). Supermasivní černé díry se nacházejí ve středu hmotných galaxií a ve vědecké komunitě se obecně uznává, že každá velká galaxie je domovem takových objektů. Supermasivní černá díra ve středu naší galaxie, Mléčná dráha , odpovídá zdroji Sagittarius A * .
Dnes řada pozorování ukazuje, že téměř všechny velké galaxie mají ve svém středu supermasivní černou díru. To je například případ naší vlastní galaxie, Mléčné dráhy . Nejvýznamnější pozorování přítomnosti takové černé díry v naší galaxii jsou pozorování orbitálního pohybu hvězd nejblíže ke galaktickému středu v oblasti zvané Střelec A * . Sledování trajektorií umožnilo přímo měřit hmotnost centrální černé díry: 4,2 ± 0,2 milionu hmotností Slunce. V roce 2002 astronomové následovali hvězdu S2 ve Sagittarius A * a ukázali, že se blíží až 17 světelných hodin od centrální černé díry.
v červen 2016, interferometrický přístroj GRAVITY, instalovaný na dalekohledu Très Grand Telescope a vyvinutý Grenoblovým institutem planetologie a astrofyziky , Pařížskou laboratoří pro vesmírné studie a astrofyzikální instrumentaci a Francouzským leteckým střediskem , pozoruje s bezkonkurenční přesností na předměstí Střelce A * , supermasivní černá díra vzdálená 25 000 světelných let, která zabírá střed Mléčné dráhy . Tato pozorování představují pro vědeckou komunitu technický úspěch o to nezapomenutelnější, že hvězda S2 , která má eliptickou dráhu kolem této supermasivní černé díry, prošla v roce 2018 co nejblíže té druhé.
The 10. dubna 2019, dalekohled Event Horizon Telescope publikuje první snímky černé díry, M87 * , supermasivní černé díry umístěné ve středu M87 .
Ve srovnání s hvězdnou černou dírou může být průměrná hustota supermasivní černé díry ve skutečnosti velmi nízká (někdy nižší než hustota vody ). To se vysvětluje skutečností, že Schwarzschildův poloměr černé díry se zvyšuje úměrně hmotnosti, což indukuje, že průměrná hustota uvnitř jejího Schwarzschildova poloměru klesá podle druhé mocniny její hmotnosti. Čím větší je černá díra, tím nižší je její průměrná hustota, i když její hmota roste bez omezení. To znamená, že hustota černé díry 1,357 4 x 10 8 slunečních mas je srovnatelná s vodou. Abychom představovali takovou černou díru, můžeme si představit vodní kouli o poloměru 400 milionů kilometrů, která se rozprostírá od Slunce po pás asteroidů . Taková koule, pokud by existovala, by se zhroutila účinkem své vlastní gravitace a vytvořila černou díru s poloměrem Schwarzschildova rovným jejímu počátečnímu poloměru. Černá díra 4,292 5 × 10 9 hmot Slunce by měla hustotu vzduchu a poloměr 12,7 miliardy kilometrů. Černá díra M87 * má hmotnost řádově 6,5 x 10 9 slunečních mas a poloměrem 19 miliard kilometrů; jeho průměr je tedy 38 miliard kilometrů neboli 35 světelných hodin; protože se nachází 53,5 milionu světelných let od Země, jeho zdánlivý průměr by byl 15,5 μas ( mikrosekundy oblouku ). Jeho stín, zaznamenaný spoluprací dalekohledu Event Horizon Telescope , má průměr asi 25 μas .
Dalším pozoruhodným faktem je, že slapové síly jsou v blízkosti horizontu událostí supermasivní černé díry zanedbatelné , protože centrální gravitační singularita je od ní velmi daleko. Aby průzkumník blížící se supermasivní černé díře necítil při překročení svého obzoru nic zvláštního .
O vzniku supermasivních černých děr se stále silně diskutuje, protože se to jistě děje ve velkých časových měřítcích, ve srovnání s vytvořením hvězdné černé díry během exploze supernovy , produkované hmotnou hvězdou , jako je hvězda Wolf-Rayet .
Nejjednodušší hypotézou pro vytvoření supermasivních černých děr je samozřejmě začít u hvězdné černé díry, která poté hromadí hmotu po miliardy let . Tato hypotéza má však mnoho nedostatků, včetně potřeby velmi vysoké hustoty hvězd nepřetržitě napájet černou díru. Ale především pozorování ukázala existenci supermasivních černých děr s velmi velkými červenými posuny , to znamená na začátku vývoje vesmíru . Tyto černé díry tak neměly čas se tvořit pouhým narůstáním hvězd. Je možné, že tvorba takových černých děr byla od začátku života vesmíru velmi rychlá.
Chandra družice také umožnila sledovat, ve středu galaxie NGC 6240 , dvě supermasivní černé díry obíhající navzájem.
Nachází se 26 000 světelných let od Země, má černá díra ve středu Mléčné dráhy hmotnost 4,2 milionukrát větší než Slunce a její průměr je asi 20 milionů kilometrů.
V srdci galaxií vesmíru jsou takzvané supermasivní černé díry zahrnuty v rozsahu od jednoho milionu do 40 miliard hmotností Slunce, jako například: