Візьміть будь-який об’єкт у Всесвіті, і він напевно обертається. Астероїди падають кінець на кінець, планети та супутники обертаються навколо своїх осей, і навіть чорні діри обертаються.
І для всього, що обертається, існує максимальна швидкість, з якою воно може обертатися. Чорна діра в нашій галактиці обертається майже з такою максимальною швидкістю.
Для таких об’єктів, як Земля, максимальна швидкість обертання визначається силою тяжіння її поверхні. Вага, яку ми відчуваємо, стоячи на Землі, пояснюється не лише гравітаційним притяганням Землі.
Гравітація тягне нас до центру нашого світу, але обертання Землі також має тенденцію відкидати нас назовні, подалі від Землі. Ця “відцентрова” сила крихітна, але вона означає, що ваша вага на екваторі лише трохи менша, ніж на північному чи південному полюсі.
При нашій 24-годинній добі різниця у вазі між екватором і полюсом становить лише 0,3%. Але 10-годинний день Сатурна означає, що ця різниця становить 19%. Настільки, що Сатурн трохи нахиляється назовні на своєму екваторі.
А тепер уявіть планету, яка обертається так швидко, що різниця становить 100%. У цей момент гравітаційне тяжіння планети і її відцентрова сила на екваторі зрівноважилися б.
Якби світ обертався ще швидше, він би розлетівся на шматки. Він, швидше за все, розлетівся б і при ще меншій швидкості обертання, але це, очевидно, максимальна швидкість обертання.
Для чорних дір все трохи інакше. Чорні діри не є об’єктами з фізичною поверхнею. Вони не зроблені з матеріалу, який міг би розлетітися на частини. Але вони все одно мають максимальну швидкість обертання.
Чорні діри визначаються своєю величезною гравітацією, яка спотворює простір і час навколо них. Горизонт подій чорної діри позначає точку неповернення для найближчих об’єктів, але це не фізична поверхня.
Обертання чорної діри також визначається не спіном фізичної маси, а викривленням простору-часу навколо чорної діри. Коли такі об’єкти, як Земля, обертаються, вони дуже незначно викривляють простір навколо себе. Цей ефект відомий як перетягування рамки.
Спін чорної діри визначається цим ефектом перетягування рамки. Чорні діри обертаються без фізичного обертання матерії, лише викривленою структурою простору-часу. Це означає, що існує верхня межа спіну, зумовлена властивостями простору і часу.
У рівняннях загальної теорії відносності Ейнштейна спін чорної діри вимірюється величиною, відомою як a, де a має бути між нулем і одиницею. Якщо чорна діра не має спіну, то a = 0, а якщо вона має максимальне обертання, то a = 1.
Це підводить нас до нового дослідження обертання надмасивної чорної діри в нашій галактиці. Команда вивчила радіо- та рентгенівські спостереження чорної діри, щоб оцінити її спін.
Через перетягування простору-часу поблизу чорної діри спектри світла від матеріалу поблизу неї спотворюються. Спостерігаючи інтенсивність світла на різних довжинах хвиль, команда змогла оцінити величину спіну.
Вони виявили, що значення a для нашої чорної діри становить від 0,84 до 0,96, а це означає, що вона обертається неймовірно швидко. У верхньому діапазоні оціненого обертання вона обертається майже з максимальною швидкістю.
Це навіть більше, ніж спіновий параметр чорної діри M87, де a оцінюється між 0,89 і 0,91.
Цю статтю опублікував Universe Today.
