Близлежащая радиогалактика M87, в центре которой находится черная дыра в 6,5 млрд. раз массивнее Солнца, сфотографированная в 2019 году телескопом Event Horizon Telescope (EHT), обладает колеблющейся струей. Она была обнаружена группой исследователей под руководством Чжэцзянской лаборатории, в работе которой принимали участие INAF и Болонский университет.
Струя горячего релятивистского газа исходит из центральной черной дыры и колеблется с амплитудой около 10 градусов — это явление называется прецессией. Используя данные, собранные за последние 23 года с помощью метода интерферометрии с очень длинными базовыми линиями (VLBI), ученые обнаружили 11-летний цикл в прецессионном движении основания струи, как это предсказывает общая теория относительности Эйнштейна в случае черной дыры, вращающейся вокруг своей оси.
Таким образом, позволило проследить динамику этой струи до поведения центральной сверхмассивной черной дыры, что является доказательством существования вращения черной дыры M87.
Вращающиеся черные дыры? Теперь подтверждение
Сверхмассивные черные дыры в центре активных галактик способны накапливать огромное количество материи благодаря своей невероятной гравитационной силе, испуская при этом струи частиц, уносящихся прочь со скоростью, близкой к скорости света. Однако точный процесс взаимодействия черных дыр с окружающим их диском вещества и генерации струй до сих пор остается неясным.
Одна из преобладающих теорий предполагает, что энергия может извлекаться из вращающейся черной дыры за счет гравитационной энергии, генерируемой падающим на нее веществом. Несмотря на эту теорию, окончательного подтверждения вращения сверхмассивных черных дыр до сих пор не было. До сегодняшнего дня.
Исследование сверхмассивной черной дыры M87*, по сути, с уверенностью доказывает, что она вращается с необычайно высокой скоростью. Марчелло Джиролетти, научный сотрудник INAF в Болонье и один из авторов статьи, поясняет: «Такая возможность была предположена именно на основе изображений, полученных с помощью EHT. Теперь у нас есть неоспоримое доказательство этого«.
Прецессия струи
Вращение черной дыры влияет на окружающее пространство-время, создавая явление, известное как перетаскивание системы координат, предсказанное Общей теорией относительности Эйнштейна, которое могло бы объяснить отклонение в направлении струй.
Анализ данных показывает, что ось вращения аккреционного диска M87* не совпадает с осью вращения черной дыры. Такое рассогласование приводит к прецессии. Обнаружение этой прецессии убедительно подтверждает утверждение о том, что сверхмассивная черная дыра внутри M87 вращается. Это подтверждение открывает новые аспекты в нашем понимании природы сверхмассивных черных дыр.
Регулярные колебания струи M87 также выявляют интересное несоответствие между вращением центральной черной дыры и падающего на нее диска вещества. Такое поведение оказывает существенное влияние на окружающую материю и пространство-время, подтверждая предсказания релятивистских законов. Таким образом, галактика M87 продолжает удивлять нас, раскрывая новые интересные аспекты физики сверхмассивных черных дыр.