Чёрная дыра в центре галактики M87 вращается, определили учёные после 22 лет наблюдений
Астрофизики подтвердили: сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87, ставшая первым в истории объектом, который удалось сфотографировать, действительно вращается. Это открытие, сделанное на основе 22-летних наблюдений, не просто добавляет новую характеристику знаменитому объекту — оно меняет представление о механизмах формирования галактик и природе релятивистских джетов. Вращение дыры, масса которой в 6 миллиардов раз превышает солнечную, заставляет ее джет — поток плазмы длиной в 5 тысяч световых лет — описывать в пространстве гигантскую дугу, подобно клинку фехтовальщика.
Джет-невидимка: как 22 года наблюдений раскрыли тайну вращения
Ключом к разгадке стало поведение джета — мощной струи вещества, выбрасываемой из окрестностей черной дыры. Еще в 1918 году астроном Хебер Кёртис заметил эту аномалию в галактике M87, но лишь современные технологии позволили проследить за ее динамикой. Ученые проанализировали 170 наблюдений, проведенных с 2000 по 2022 год с использованием более чем 200 наземных и орбитальных телескопов. Вместо того чтобы пытаться измерить вращение самой черной дыры (что технически невозможно), они сосредоточились на прецессии ее джета.
Эффект Линзы-Тирринга: как вращение искажает реальность
Вращающаяся черная дыра, согласно общей теории относительности, буквально «увлекает» за собой пространство-время. Это явление, известное как увлечение инерциальных систем отсчета (эффект Лензе-Тирринга), заставляет аккреционный диск и джет менять свою ориентацию. Для внешнего наблюдателя это выглядит как циклическое отклонение струи. В случае с M87 это отклонение составило примерно 10 градусов. Полный цикл такого «качания» занимает 11 лет, после чего всё повторяется.
«После успешной визуализации тени черной дыры с помощью телескопа Event Horizon Telescope вопрос о ее вращении стал центральным, — комментирует астрофизик Кадзухиро Хада из Национальной астрономической обсерватории Японии. — Теперь ожидание переросло в уверенность. Эта чудовищная черная дыра действительно вращается».
Скорость вращения: новая загадка для астрофизиков
Хотя факт вращения установлен, его точная скорость пока остается неизвестной. Астрономам предстоит выяснить, с какой угловой скоростью вращается этот гигант. Большинство известных черных дыр вращаются с околосветовой скоростью, однако уже обнаружены объекты, чья скорость падает до 50% от скорости света. Определение этого параметра для M87 имеет критическое значение: от скорости вращения напрямую зависит мощность джета и его влияние на окружающую галактику.
Стоит отметить, что галактика M87 и ее центральная черная дыра являются уникальной «лабораторией» для проверки теорий гравитации. Именно этот объект в 2019 году впервые в истории был сфотографирован телескопом «Горизонт событий» (EHT). Тогда ученые получили изображение тени черной дыры — темной области на фоне яркого аккреционного диска. Новые данные о вращении позволяют уточнить модели, описывающие поведение материи в экстремальных гравитационных полях.
Подтверждение вращения M87 имеет далеко идущие последствия для понимания эволюции Вселенной. Релятивистские джеты, подобные тому, что бьет из центра этой галактики, способны перераспределять энергию и материю на межгалактических расстояниях, стимулируя или, наоборот, подавляя звездообразование. Теперь, зная, что джет M87 не статичен, а циклически меняет свое направление, ученые смогут точнее рассчитать его долгосрочное влияние на галактическое окружение. Это, в свою очередь, приближает нас к ответу на вопрос, как сверхмассивные черные дыры управляют жизнью целых галактик.
