Астрономы обнаружили первое непосредственное свидетельство вращения "чёрной дыры", подтверждая таким образом теорию относительности Альберта Эйнштейна.
Это открытие было сделано при изучении мощных энергетических струй, излучаемых "чёрной дырой", размер которой сравнимым с размером Солнечной системы. "Чёрная дыра", известная как M87, является одной из самых исследованных объектов этого рода на сегодняшний день и первой, изображение которой было получено напрямую в 2019 году. Её силуэт в виде "бублика" окружён нечётким ореолом света.
Ученые уже давно предсказывали вращение "чёрных дыр", но сложности в визуализации космических монстров долгое время мешали поиску доказательств. Исследователи опубликовали свои результаты 27 сентября в журнале Nature.
"После успеха получения изображения "чёрной дыры" в этой галактике вопрос о том, вращается эта "чёрная дыра" или нет, стал главной проблемой среди учёных", — написал Кадзухиро Хада, астроном из Национальной астрономической обсерватории Японии.
"Теперь ожидание превратилось в уверенность. Эта чудовищная черная дыра действительно вращается", - добавил он.
"Чёрные дыры" обладают такой огромной силой притяжения, что ничто, даже свет, не может выбраться из их объятий. Однако это не мешает нам их изучать. Это связано с тем, что активные черные дыры окружены аккреционными дисками, огромными облаками материи, состоящей из окружающих газовых облаков и звезд, которая при этом нагревается до невероятно высоких температур вследствие трения.
Часть этого материала извергается из "чёрной дыры" в виде двух потоков раскаленной материи, которые, в десятой части случаев, двигаются со скоростью, приближающейся к 99,9% от скорости света. Как эти потоки "дыр" набирают такое огромное количество энергии, остаётся загадкой. Однако физики предполагают, что это может быть связано с магнитными полями вокруг "чёрных дыр", если они быстро вращаются вокруг своей оси.
Считается, что "чёрные дыры", возможно, начали вращаться ещё на первых этапах своего существования, когда звезды, схлопнувшись внутрь, стали подобны фигуристам, которые тянут руки, чтобы ускорить свое вращение. Вращение со временем, вероятно, стало ускоряться, это могло произойти из-за эффекта падения материи, которая была выброшена из звезд и впоследствии захвачена "чёрными дырами", или в результате катастрофических столкновений с другими массивными объектами.
Для решения этой задачи астрономы обратились к сверхмассивной "чёрной дыре" M87, монструозной по размерам, способной удерживать всю галактику благодаря своей массе, превосходящей массу Солнца в 6,5 миллиарда раз.
Изучая M87 с 2000 по 2022 год при помощи мировой сети радиотелескопов, астрономы обнаружили, что потоки "чёрной дыры" двигаются взад и вперёд, подобно метроному, отмечая 11-летний цикл. Это указывает на то, что "чёрная дыра" крутится подобно волчку.
Цуй Юйчжу, ведущий автор и астроном из Китая, выразил восторг от этого значимого открытия. Он отметил, что для достижения этого результата потребовалось множество данных с высоким разрешением и внимательный анализ, чтобы учитывать небольшое смещение между "чёрной дырой" и её диском на протяжении двух десятилетий.
"Теперь ожидание превратилось в уверенность. Эта чудовищная "чёрная дыра" действительно вращается". — высказался тот же астроном Кадзухиро Хада.
Это открытие вращения "чёрной дыры" не только подтверждает теорию Эйнштейна, но также возбуждает множество интересных вопросов. Один из них связан с тем, какие события могли вызвать такое быстрое вращение, и может ли это привести к открытию фотонных сфер — слабых световых колец вокруг "чёрной дыры", что, в свою очередь, дало бы важные намеки на теорию квантовой гравитации.