Астрономи знайшли перші прямі докази того, що чорна діра обертається, і це ще раз підтвердило теорію відносності Ейнштейна. Відкриття було зроблено шляхом вивчення потужних струменів енергії, що випромінюються чорною дірою розміром з Сонячну систему в центрі сусідньої галактики Мессьє 87. Ця чорна діра, названа M87, є найбільш вивченою на сьогодні та першою з тих, що були безпосередньо зображені у 2019 році.
Астрофізики давно передбачали, що чорні діри обертаються, але до цього часу складність візуалізації космічних монстрів ускладнювала отримання доказів. Свої результати дослідники опублікували 27 вересня в журналі Nature.
“Після успішного зображення чорної діри в цій галактиці за допомогою телескопа “Горизонт подій” (EHT), питання про те, чи обертається ця чорна діра, чи ні, стало головною проблемою для вчених”, – сказав Казухіро Хада, астроном з Національної астрономічної обсерваторії Японії, у своїй заяві. “Тепер очікування перетворилося на впевненість. Ця гігантська чорна діра справді обертається”.
Чорні діри мають настільки потужне гравітаційне тяжіння, що ніщо (навіть світло) не може вирватися з їхньої пащі, але це не означає, що їх не можна побачити. Це тому, що активні чорні діри оточені акреційними дисками – величезними шлейфами матеріалу, вирваного з газових хмар і зірок, що розжарюються до розпечених до червоного температур через тертя, коли закручуються по спіралі в пащі чорної діри.
Частина цього матеріалу випльовується назовні, утворюючи два струмені гарячого матеріалу, які приблизно в десятій частині випадків рухаються зі швидкістю 99,9% швидкості світла. Як струмені чорних дір отримують величезну енергію, необхідну для цього, залишається загадкою, але фізики використали загальну теорію відносності Ейнштейна, щоб припустити, що матеріал міг отримати її з магнітних полів космічних монстрів, якщо вони швидко обертаються навколо своїх осей.
Чорні діри, ймовірно, придбали частину свого обертання з перших днів свого існування в якості зірок, які, коли раптово колапсували всередину, стали схожими на фігуристів, що тягнуть руки, щоб швидше обертатися. З часом це обертання, ймовірно, зростало швидше через ефект потрапляння матерії від зірок, розірваних чорними дірами, або від катастрофічних зіткнень з іншими масивними об’єктами.
У пошуках розгадки цього невловимого обертання астрономи звернулися до надмасивної чорної діри M87 – величезного розриву простору-часу, який використовує свою масу (у 6,5 мільярдів разів більшу за масу Сонця), щоб притягувати до себе цілу галактику.
Вивчаючи M87* за допомогою глобальної мережі радіотелескопів з 2000 по 2022 рік, астрономи виявили, що струмені чорної діри цокають туди-сюди, як метроном, що відмічає 11-річний цикл. Це показало, що чорна діра прецесує або хитається навколо своєї осі під час обертання, подібно до дзиґи, що обертається.
“Ми в захваті від цього важливого відкриття”, – сказав у заяві провідний автор дослідження Цуй Ючжу, астроном з Чжецзянської лабораторії в Ханчжоу, Китай. “Оскільки розбіжність між чорною дірою і диском відносно невелика, а період прецесії становить близько 11 років, накопичення даних з високою роздільною здатністю, що відстежують структуру M87 протягом двох десятиліть, і ретельний аналіз мають важливе значення для отримання цього досягнення”.
Окрім чергового підтвердження теорії Ейнштейна, відкриття спіну чорної діри підіймає низку цікавих питань. Серед них ті, що стосуються того, які катастрофічні події могли спричинити швидке обертання, а також можливість відкриття фотонних сфер – слабкого світлового кільця, що оточує чорну діру, яке могло б дати важливі підказки в теорії квантової гравітації.
Читайте також: