Сверхмассивная черная дыра Млечного Пути вращается почти с максимальной скоростью
Недавно физики с помощью рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" оценили скорость вращения сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, находящейся в центре нашей Галактики. Полученные результаты свидетельствуют о том, что она приближается к максимальному пределу скорости, определяемому шириной такого объекта.
Вращение черной дыры: уникальное явление
В отличие от твердых космических объектов, таких как планеты и звезды, черные дыры не имеют заметной физической поверхности. Их вращение определяется угловым моментом — свойством, не имеющим прямого эквивалента в контексте обычных объектов. Это вращение приводит к изгибу и скручиванию пространства-времени вокруг черной дыры, создавая область, называемую эргосферой. Под ней понимается особая зона вокруг таких объектов, где эффект вращения является значительным.
Явление, связанное с вращением черной дыры, известно как увлечение инерциальных систем отсчёта или эффект Лензе — Тирринга (ЭЛТ). В этой зоне кручение пространства-времени таково, что любой объект или частица, попадающая в эргосферу, неизбежно втягивается во вращательное движение объекта, будь то вещество, свет или любая другая сущность.
Скорость вращения Стрельца А*
Теоретическая максимальная скорость вращения черной дыры неразрывно связана с двумя основными факторами: ростом ее питания и массой. Когда черная дыра поглощает материю из своего окружения, эта материя увеличивает угловой момент черной дыры — параметр, измеряющий скорость вращения. Однако существует предел углового момента, которого может достичь черная дыра.
Более конкретно, рост черной дыры зависит от количества вещества, которое она может поглотить, и от процессов аккреции, которые ее окружают. Взаимодействие между черной дырой и ее окружением, в частности аккреционными дисками, состоящими из спирально вращающегося вещества, может передавать угловой момент и влиять на вращение черной дыры. Это означает, что даже если черная дыра будет продолжать поглощать вещество, то в конце концов она достигнет предела своего углового момента. Значение скорости вращения может изменяться от 0 до 1.
В случае сверхмассивной черной дыры в нашей галактике (Стрелец А*), масса которой эквивалентна массе 4,5 млн. Солнц, исследователи недавно установили, что она вращается со скоростью, близкой к предельной, и ее значение составляет от 0,84 до 0,96. Для сравнения: масса звезды, обнаруженной в центре галактики M87, тень которой была впервые сфотографирована в 2019 году, составляет 6,5 млрд. Солнц, а скорость вращения, несмотря на внушительную массу, — от 0,89 до 0,91.
Чтобы прийти к таким результатам, исследователи изучили рентгеновское излучение и радиоволны, испускаемые потоком материи вокруг объекта, с помощью рентгеновской обсерватории NASA "Чандра".
Каковы астрофизические последствия?
Открытие того, что эта сверхмассивная черная дыра вращается со скоростью, близкой к предельной, имеет важные последствия для нашего понимания формирования черных дыр и связанных с этим астрофизических процессов. Следует помнить, что скорость вращения этих объектов связана с историей их питания веществом. Эти наблюдения также позволяют проверить и подтвердить теоретические модели аккреции вещества на сверхмассивные черные дыры. Это помогает уточнить наше понимание соответствующих астрофизических явлений.
Наконец, отметим, что быстрое вращение Стрельца А* влияет на окружающую его звездную среду, в частности, за счет ЭЛТ. Понимание этих эффектов может помочь в объяснении движений и взаимодействий близких звезд, эволюционирующих вокруг нее.
Подробности исследования опубликованы в журнале .