Подтверждено вращение сверхмассивной черной дыры M87*, что проливает свет на давно теоретизируемый аспект этих удивительных космических объектов. Это открытие, сделанное в результате анализа двух десятилетий данных о космических струях из M87*, подтверждает ключевые концепции общей теории относительности Эйнштейна.
Мы только начинаем их понимать… Давайте напомним об удивительных свойствах черных дыр. Эти космические объекты поглощают материю и свет и значительно искажают ткань пространства-времени. Понимание их свойств и поведения имеет решающее значение для расшифровки сложностей нашей Вселенной, поскольку в них скрыто множество ответов на вопросы фундаментальной физики. Именно в этом контексте сверхмассивная черная дыра M87*, расположенная в центре галактики Мессье 87, становится центром научных исследований. В 2019 году было получено первое изображение этой дыры.
Сегодня она находится в центре нового открытия: международная исследовательская группа под руководством Чжэцзянской лаборатории (Китай) подтвердила ее вращение с помощью телескопа Event Horizon Telescope. Это наблюдение не только подтверждает устоявшиеся теории о черных дырах, но и проливает новый свет на их внутреннюю динамику. Это положило конец более чем вековым сомнениям относительно их вращения. Исследование опубликовано в журнале .
Энергетическая загадка сверхмассивных черных дыр
Сверхмассивные черные дыры в центре активных галактик — самые разрушительные объекты нашей Вселенной — способны накапливать огромное количество вещества благодаря необычайной гравитационной силе и мощности потоков плазмы, называемых джетами, которые приближаются к скорости света и распространяются на тысячи световых лет.
Механизм передачи энергии между сверхмассивными черными дырами, их аккреционными дисками и релятивистскими струями интригует физиков и астрономов уже более ста лет. Доминирующая теория предполагает, что энергия может извлекаться из вращающейся черной дыры, что позволяет выбрасывать часть вещества, окружающего сверхмассивную черную дыру, с высокой энергией через космические джеты. Однако вращение сверхмассивных черных дыр, являющееся решающим фактором в этом процессе и наиболее фундаментальным параметром (помимо массы), никогда ранее не подтверждалось данными.
Теория и наблюдения в согласии
В данном исследовании группа ученых сосредоточила свое внимание на центре галактики M87, где в 1918 году была обнаружена первая наблюдательная астрофизическая струя. Благодаря его близости области формирования струй вблизи черной дыры могут быть детально разрешены с помощью интерферометрии с очень длинной базовой линией (VLBI). Цуй Ючжу из Чжэцзянской лаборатории (Китай) и его команда скрупулезно проанализировали данные высокого разрешения, собранные за два десятилетия, поясняется в пресс-релизе.
Такой длительный анализ позволил наблюдать мельчайшие и периодические изменения в направлении струй, испускаемых черной дырой, что стало убедительным доказательством вращения M87*. Наблюдения показали, что джет M87* меняет свою траекторию примерно на 10 градусов каждые 11 лет.
Это колебательное движение указывает на взаимодействие между вращением черной дыры и окружающими гравитационными силами. Причина этого заключается в том, что ось вращения аккреционного диска смещена относительно оси вращения черной дыры, что приводит к прецессии струи. Это открытие согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна и подтверждает существующее теоретическое моделирование вращательного поведения черных дыр.
Последствия для будущих исследований
Структура аккреционного диска и точная величина вращения сверхмассивной черной дыры M87 до сих пор остаются весьма неопределенными. Однако это открытие открывает путь к новым исследованиям процессов, вызывающих вращение черных дыр и их эволюцию в сверхмассивные образования. Исследователи надеются, что изучение вращения различных черных дыр позволит подтвердить или опровергнуть существующие гипотезы об их образовании и эволюции.
