Гигантская черная дыра вращается неожиданно медленно, в сравнении с другими черными дырами
AstroNews.ru - 03 Июля 2022 09:58:13
Астрономы блестяще произвели чрезвычайно сложное измерение скорости собственного вращения черной дыры, одного из двух фундаментальных свойств черных дыр. Согласно этим результатам, полученным на основе анализа данных, собранных при помощи рентгеновской космической обсерватории Chandra («Чандра») НАСА, изучаемая черная дыра вращается значительно медленнее, чем другие известные черные дыры.
Эта черная дыра является самой массивной черной дырой, для которой до настоящего времени было произведено определение скорости собственного вращения, и эти данные помогут глубже понять рост самых массивных черных дыр Вселенной.
«Каждая черная дыра может быть определена всего лишь двумя величинами – скоростью вращения и массой, - сказала Джулия Сиск-Рейнс (Julia Sisk-Reynes) из Института астрономии Кембриджского университета, Соединенное Королевство, возглавлявшая это новое исследование. – Звучит просто, но на самом деле расчет этих величин для черных дыр является невероятно сложным».
Для получения этих результатов исследователи наблюдали рентгеновское излучение, отраженное от диска материи, вращающегося вокруг черной дыры, в составе квазара H1821+643. Квазары содержат стремительно растущие сверхмассивные черные дыры (СМЧД), которые генерируют большие количества энергии в небольшой области пространства вокруг черной дыры. Расположенная в скоплении галактик, на расстоянии около 3,4 миллиарда световых лет от Земли, черная дыра объекта H1821+643 имеет массу между 3 и 30 миллиардами масс Солнца, что делает её одной из самых массивных черных дыр, известных науке. Для сравнения, СМЧД, лежащая в центре Млечного пути, имеет массу около четырех миллионов солнечных масс.
Мощная гравитация в окрестностях черной дыры влияет на характер распределения интенсивности рентгеновского излучения по энергиям, при этом чем быстрее вращается черная дыра, тем более глубокие искажения она производит. Поэтому по глубине искажений этого рентгеновского излучения ученые могут оценить скорость собственного вращения черной дыры.
«Мы нашли, что черная дыра квазара H1821+643 вращается примерно вполовину медленнее, чем большинство черных дыр с массами в диапазоне от одного до десяти миллионов масс Солнца, - сказал соавтор Кристофер Рейнольдс (Christopher Reynolds), также являющийся сотрудником Института астрономии. – Ключевой вопрос состоит в том, почему эта черная дыра вращается настолько медленно?»
Согласно авторам, объяснение может состоять в том, что черные дыры большой массы на протяжении жизненного цикла испытывают столкновения с другими черными дырами, а диск материала вокруг них бывает разорван так, что падение материала происходит с разных направлений с разными скоростями. В то же время в случае небольших черных дыр формируется стабильный диск материала, который всегда движется в одном направлении, а потому его падение на черную дыру все время приводит к постепенному увеличению скорости ее вращения до достижения максимального значения, считают Сиск-Рейнс и ее коллеги.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.