АстрофизикаНовости

Колеблющаяся струя в галактике M87 подтверждает вращение центральной сверхмассивной черной дыры

Схематическое изображение модели наклонного аккреционного диска сверхмассивной черной дыры, в которой направление колеблющейся струи почти перпендикулярно диску.

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, исследование 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".

Верхняя панель: структура струи M87 с частотой 43 ГГц, наблюдения в 2013-2018 гг. Белые стрелки указывают угол положения струи на каждом подграфике. Нижняя панель: Результаты, основанные на ежегодном суммировании изображений с 2000 по 2022 год. Зеленая и синяя точки получены из наблюдений на частотах 22 ГГц и 43 ГГц соответственно. Красная линия представляет собой наилучшее соответствие согласно модели прецессии.

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.

Читайте все последние новости астрофизики на New-Science.ru
Подпишитесь на нас: Вконтакте / Telegram / Дзен Новости
Back to top button