Астрономы только что рассчитали скорость вращения сверхмассивной черной дыры

Пир, пожираемый сверхмассивной черной дырой в миллиарде световых лет от Земли, показал, насколько быстро эта черная дыра вращается вокруг своей оси.

Изменения в вспышке света по мере того, как черная дыра просыпалась и Fed были созданы диском материала, который вращался и колебался – и это колебание дало нам скорость вращения черной дыры в ее центре, говорит команда под руководством астрофизика Дираджа Пашама из Массачусетского технологического института (MIT). p>

Впервые учёным удалось вычислить скорость вращения чёрной дыры на основе её колеблющегося аккреционного диска, что дало нам новый инструмент для понимания самых странных и плотных известных объектов во Вселенной.

Как быстро он вращался? Менее 25 процентов скорости света. Это довольно медленно для черной дыры. Само по себе это не удивительно полезное число, но последствия возможности его обнаружения вообще довольно интересны.

«Изучив несколько систем в ближайшие годы с помощью этого Используя этот метод, — говорит Пашам, — астрономы смогут оценить общее распределение вращений черных дыр и понять давний вопрос о том, как они развиваются с течением времени».

Сверхмассивные черные дыры — это левиафаны, скрывающиеся в сердцах галактик. . Эти массивные объекты, в миллионы-миллиарды раз превышающие массу Солнца, являются гравитационными центрами, которые помогают связывать галактики вместе и играют значительную роль в их эволюции. У них также есть диапазон поведения: от покоя до ярко активного, они проносятся через пространство-время одними из самых ярких вспышек света, производимых во Вселенной.

Этот свет не излучается самой черной дырой: их плотность настолько высока, что скорость, необходимая для выхода из их гравитационного плена, выше, чем скорость света в вакууме. Скорее всего, свет исходит от материала, который кружится вокруг них по мере поступления: толстый тор, окружающий диск, который питается черной дырой, как вода, стекающая в канализацию.

В 2020 году астрономы поймали увидеть что-то интригующее. В галактике, находящейся на расстоянии около миллиарда световых лет от нас, ранее спокойная черная дыра внезапно произвела гигантскую вспышку света, названную AT2020ocn. Данные, полученные с помощью телескопов, наведенных на этот участок неба, показали, что наиболее вероятной причиной было событие приливного разрушения – довольно санитарное название для сильного гравитационного (приливного) потрошения (разрушения) черной дырой проходящей звезды. p>

Когда звезда разрывается на части, ее расчлененные внутренности образуют раскаленный добела диск вокруг звезды. А поскольку звезда может приближаться к черной дыре с любого направления, этот диск может не совпадать со вращением черной дыры. Это может создать колебание или прецессию, поскольку черная дыра притягивает ее в соответствие со своим вращением – что-то вроде диска Эйлера, падающего на свое место.

Поскольку колебание и вращение связаны, было высказано предположение, что что первое может быть способом измерения второго.

«Но главное — иметь правильные наблюдения», — говорит Пашам. «Единственный способ сделать это — как только произойдет приливное разрушение, вам нужно будет получить телескоп, чтобы смотреть на этот объект непрерывно, в течение очень долгого времени, чтобы вы могли исследовать все виды временных масштабов, от минут до месяцев».

У нас есть инструменты, сканирующие небо в поисках объектов, которые внезапно становятся ярче, поэтому нам удалось поймать AT2020ocn достаточно рано. Затем Пашам и его коллеги продолжили наблюдать и следить за новой вспыхивающей галактикой, причем на достаточно ранней стадии ее вспышки, чтобы уловить прецессию диска до того, как он успокоится.

Они обнаружили, что галактика вспыхнула в рентгеновских лучах. каждые 15 дней или около того в течение некоторого времени, прежде чем затихнуть, что они связали с прецессией диска. Когда они объединили это с предполагаемой массой черной дыры — примерно в 2,5 миллиона раз больше массы Солнца — они смогли вычислить, насколько быстро вращается черная дыра.

Сам по себе это только эти данные. рассказывает нам об одной черной дыре, но самое интересное — это техника. События приливного разрушения происходят достаточно часто, и если мы сможем поймать и контролировать их с помощью таких инструментов, как будущая обсерватория Рубина, мы сможем составить карту распределения различных вращений, которая позволит нам узнать больше о том, как ведут себя черные дыры. и меняются со временем.

«Вращение сверхмассивной черной дыры расскажет вам об истории этой черной дыры», — говорит Пашам. «Даже если небольшая часть из тех, что запечатлел Рубин, имеет такой тип сигнала, теперь у нас есть способ измерить вращение сотен TDE. Тогда мы могли бы сделать большое заявление о том, как черные дыры развиваются с течением времени Вселенной. «

Исследование опубликовано в журнале Nature.