Астрономы обнаружили первое прямое доказательство вращения черной дыры, что еще раз подтвердило теорию относительности Эйнштейна.
Открытие было сделано благодаря изучению мощных струй энергии, исходящих из черной дыры размером с Солнечную систему, расположенной в центре соседней галактики Messier 87. Черная дыра, получившая название M87, является наиболее изученной на сегодняшний день и первой черной дырой, изображение которой будет получено непосредственно в 2019 году, а тень ее «пончиковой дыры» будет увенчана нечетким световым ореолом.
Астрофизики давно предсказывали, что черные дыры вращаются, но до сих пор было трудно получить доказательства того, что эти космические чудовища трудно визуализировать. Свои выводы исследователи опубликовали 27 сентября в журнале Nature.
«После успешной съемки черной дыры в этой галактике с помощью телескопа Event Horizon Telescope (EHT) вопрос о том, вращается эта черная дыра или нет, стал главным для ученых», — сказал в своем заявлении Казухиро Хада, астроном из Национальной астрономической обсерватории Японии. «Теперь ожидание переросло в уверенность. Эта чудовищная черная дыра действительно вращается».
Черные дыры обладают настолько мощным гравитационным притяжением, что ничто, даже свет, не может вырваться из их пасти, но это не означает, что их нельзя увидеть. Это связано с тем, что активные черные дыры окружены аккреционными дисками — огромными шлейфами вещества, вырвавшегося из газовых облаков и звезд и нагретого до раскаленных температур в результате трения при вращении в пасти черных дыр.
Часть этого материала выплескивается наружу, образуя две струи горячего вещества, которые примерно в десятой части случаев летят со скоростью 99,9% от скорости света. Как струи черных дыр приобретают огромную энергию, необходимую для этого, оставалось загадкой, но физики, используя общую теорию относительности Эйнштейна, предположили, что материал может получать ее из магнитных полей космических монстров, если они быстро вращаются вокруг своей оси.
Черные дыры, вероятно, приобрели некоторое вращение еще в те времена, когда они были звездами, которые, внезапно разрушаясь, становились похожими на фигуристов, тянущих руки, чтобы вращаться быстрее. Со временем это вращение, вероятно, усилилось под действием падающего вещества из звезд, разорванных черными дырами, или в результате катастрофических столкновений с другими массивными объектами.
В поисках разгадки этого неуловимого вращения астрономы обратились к сверхмассивной черной дыре M87 — огромному разрыву пространства-времени, который своей массой (в 6,5 млрд. раз превышающей массу Солнца) удерживает целую галактику.
Изучая M87* с помощью глобальной сети радиотелескопов с 2000 по 2022 год, астрономы обнаружили, что джеты черной дыры тикают туда-сюда, как метрономы, отмечая 11-летний цикл. Это свидетельствует о том, что при вращении черная дыра прецессирует или колеблется вокруг своей оси, подобно вращающейся вершине.
«Мы в восторге от этой важной находки», — сказал в своем заявлении ведущий автор исследования Цуй Ючжу, астроном из Чжэцзянской лаборатории в Ханчжоу (Китай). «Поскольку смещение между черной дырой и диском относительно невелико, а период прецессии составляет около 11 лет, накопление данных высокого разрешения о структуре M87 в течение двух десятилетий и их тщательный анализ являются необходимыми условиями для получения этого достижения».
Помимо очередного подтверждения теории Эйнштейна, открытие спина черной дыры порождает ряд интересных вопросов. Среди них — вопрос о том, какие катастрофические события могли вызвать быстрое вращение, а также возможность обнаружения фотонных сфер — слабого кольца света вокруг черной дыры, которое может дать важные подсказки для теории квантовой гравитации.
Нет комментариев