Они впервые обнаружили вращающуюся черную дыру – DW – 29.09.2023

Близлежащая радиогалактика М87, расположенная на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли и являющаяся домом для черная дыра Оно в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца, имеет колеблющуюся струю, которая движется вверх и вниз примерно на 10 градусов, подтверждая, что это черная дыра тур.

Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Природа, была проведена международной командой под руководством Чино-следователь Ючжу Цуй в котором принял участие Институт астрофизики Андалусии (IAA).

Благодаря исчерпывающему анализу данных, полученных двадцатью телескопами по всему миру в период с 2000 по 2022 год, команда обнаружила, что прецессионное движение основания джета имеет повторяющийся цикл продолжительностью в одиннадцать лет, как установили ученые. Общая теория относительностиг из Эйнштейн.

Исследование связывает динамику джета с центральной сверхмассивной черной дырой и предоставляет доказательства того, что черная дыра M87 вращается.

Огромное количество материала

Сверхмассивные черные дыры, расположенные в центре радиогалактик (самых мощных во Вселенной), могут накапливать огромные объемы материала благодаря необычайной гравитационной силе и мощи плазменных струй, приближающихся к скорости света и распространяющихся на тысячи световых волн. лет отсюда.

То, как энергия переносится сверхмассивными черными дырами, их аккреционными дисками и релятивистскими джетами, озадачивало физиков и астрономов уже более века.

Вращение черных дыр

Преобладающая теория предполагает, что энергия может быть извлечена из вращающейся черной дыры, позволяя выбросить часть материала, окружающего сверхмассивную черную дыру, с высокой энергией, но вращение сверхмассивных черных дыр напрямую не наблюдалось.

В этом исследовании команда сосредоточилась на M87, где в 1918 году наблюдалась первая астрофизическая струя.

Области формирования джетов вблизи черной дыры можно детально изучить с помощью интерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ) по изображениям, полученным с помощью телескопа горизонта событий (EHT).

Проанализировав данные VLBI о M87 за последние 23 года, команда обнаружила у ее основания периодическую прецессионную струю, которая позволила заглянуть в состояние центральной черной дыры.

Теории Эйнштейна: «Перетаскивание кадра»

Но какая сила во Вселенной может изменить направление такой мощной струи? Ответ может заключаться в поведении аккреционного диска.

По мере того, как опрокидывающие материалы вращаются вокруг черной дыры, они образуют дискообразную структуру, а затем постепенно закручиваются по спирали, пока не будут фатально притянуты к черной дыре.

Но если черная дыра вращается, она оказывает значительное влияние на окружающее пространство-время и заставляет близлежащие объекты тянуться вдоль своей оси вращения — явление, известное как «перетаскивание кадра», предсказанное Общей теорией движения Эйнштейна. Схематическое изображение модели наклоненного аккреционного диска.

Исчерпывающий анализ исследовательской группы показывает, что ось вращения аккреционного диска не совпадает с осью вращения черной дыры, что приводит к возникновению прецессионной струи.

Обнаружение этой прецессии не только предоставило недвусмысленные доказательства того, что сверхмассивная черная дыра M87 вращается, но и улучшило наше понимание природы сверхмассивных черных дыр.

«Мы очень рады этому важному открытию», — сказал исследователь лаборатории Чжэцзян и ведущий автор исследования Юйчжу Цуй.

«После успешного получения изображений черных дыр в этой галактике с помощью EHT вопрос о том, вращается ли эта черная дыра или нет, стал главной заботой ученых», — добавил Кадзухиро Хада из Национальной астрономической обсерватории Японии.

«Теперь ожидание превратилось в уверенность. Мы знаем, что эта чудовищная черная дыра вращается», — подчеркнул Хада.

Хотя это исследование проливает свет на загадочный мир сверхмассивных черных дыр, оно также представляет собой огромные проблемы, поскольку структура аккреционного диска и точная величина вращения сверхмассивной черной дыры M87 остаются очень неопределенными и потребуют дальнейшего изучения.

НЕМНОГИЕ (ЭФЕ, ПриродаКАС)