Обертання надмасивної чорної діри вперше виміряно за допомогою зруйнованої зірки
Приливні збурення (TDE) – це яскраві викиди енергії, спричинені надмасивною чорною дірою, яка перекусила. Зазвичай такою “закускою” є зоря, яка підійшла так близько, що її розірвало на частини. Частина закуски викидається, а решта зоряної плазми утворює гарячий акреційний диск навколо чорної діри. Цей диск коливається, і тепер астрономи придумали, як використовувати це коливання для вимірювання спіну чорних дір.
ЧДД, про яку йдеться, називається AT2020ocn. Дослідники зрозуміли, що її рентгенівське випромінювання, схоже, має пік світності кожні 15 днів, який повторюється кілька разів. Вважається, що це викликано обертанням диска, яке взаємодіє з обертанням чорної діри. Гравітація надмасивної чорної діри така, що вона сильно викривляє навколишній простір-час, а при обертанні тягне простір-час за собою.
Це явище відоме як прецесія Ленса-Тіррінга, хоча зазвичай його не можна побачити. Чорні діри не випромінюють світло, тому прецесія залишається невидимою. Тобто, якщо тільки ви раптом не побачите щось, що світиться – наприклад, уламки нещодавно померлої зірки. Озброївшись цією теоретичною базою і оцінками маси надмасивної чорної діри і зірки, вони з’ясували, що спін чорної діри становить менше чверті швидкості світла.
Рентгенівські спалахи були помітні протягом 130 днів з 200, що їх спостерігали за об’єктом. Після цього диск згас. Спостереження проводилися за допомогою телескопа NICER. Абревіатура розшифровується як Neutron star Interior Composition ExploreR, і це рентгенівський телескоп, прикріплений до Міжнародної космічної станції.
“Ключовим моментом було зловити це на ранній стадії, тому що ця прецесія, або коливання, має бути присутнім лише на ранній стадії. Трохи пізніше – і диск би вже не коливався”, – сказав провідний автор дослідження Дірадж “Ді-Джей” Пашам (Dheeraj “DJ” Pasham) з Массачусетського технологічного інституту (Massachusetts Institute of Technology).
Важливість розуміння спіну надмасивних чорних дір полягає в тому, що це дасть уявлення про зростання цих об’єктів. Якщо надмасивні чорні діри ростуть переважно шляхом акреції, то їхній спін зростатиме завдяки невеликому внеску маси, що падає на них. Але зіткнення між чорними дірами зменшуватимуть спін, оскільки це буде результуючий добуток спінів двох різних чорних дір, які навряд чи будуть вирівняні.
Це перше вимірювання продемонструвало, що за допомогою TDE можна визначити спін чорної діри, а сучасні та майбутні телескопи можуть створити популяцію об’єктів. З цих майбутніх спостережень можна буде скласти загальне уявлення про історію та еволюцію надмасивних чорних дір.
“Чорні діри є захоплюючими об’єктами, і потоки матеріалу, які ми бачимо, що падають на них, можуть генерувати деякі з найяскравіших подій у Всесвіті”, – додав співавтор дослідження Кріс Ніксон, доцент кафедри теоретичної фізики в Університеті Лідса в заяві, надісланій до IFLScience. “Хоча ми все ще багато чого не розуміємо, існують дивовижні об’єкти спостереження, які продовжують дивувати нас і відкривають нові шляхи для дослідження. Ця подія – один з таких сюрпризів”.
