Учені виявили важливу властивість центральної чорної діри в Чумацькому Шляху: вона не просто обертається
У кожного об'єкта існує максимальна швидкість обертання, вона також є і в чорної діри Стрілець А*.
Згідно з дослідженням, опублікованим у виданні Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, вчені з'ясували, що чорна діра обертається на межі своїх можливостей, тобто майже з максимальною швидкістю, пише ScienceAlert.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Особливості обертання космічних об'єктів
Практично всі об'єкти у Всесвіті обертаються навколо своєї осі. Це роблять не тільки планети та їхні супутники, але також і чорні діри. Для всіх таких об'єктів існує максимальна швидкість обертання.
Максимальна швидкість обертання для таких об'єктів як Земля визначається силою гравітації на їхній поверхні. Але вага, яку ми відчуваємо, стоячи на поверхні нашої планети, визначається не тільки самою гравітацією. Вона притягує нас, але обертання Землі навколо своєї осі змушує нас "відлітати" від поверхні. Ця відцентрова сила дуже маленька, а значить, що вага людини на екваторі буде відчуватися трохи меншою, ніж, якби людина перебувала на одному з полюсів планети.
Через те, що обертання Землі має термін у 24 години, різниця між відчутною вагою на екваторі та полюсах становить лише 0,3%. Але термін обертання, наприклад, на Сатурні становить 10 земних годин, а це означає, що ця різниця буде набагато відчутнішою і становитиме 19%.
Але може існувати така планета, де різниця становить 100%, тобто ця планета обертається навколо своєї осі з неймовірно величезною швидкістю. Тут гравітація планети та її відцентрова сила на екваторі врівноважують одна одну. Якщо подібна планета обертатиметься ще швидше, то вона розлетиться на частини, тобто це її максимальна швидкість обертання.
Швидкість обертання чорних дір
Але у чорних дір немає фізичної поверхні і вони не складаються з речовини, яка здатна розлетітися на частини. І все одно ці об'єкти мають максимальну швидкість обертання.
Чорні діри мають найсильнішу гравітацію, завдяки чому тканина простору-часу викривляється поруч із ними. Також у чорних дір є невидима межа, звана горизонтом подій, яка означає, що все, що її перетинає, назавжди залишиться всередині. Але ця межа не є фізичною поверхнею.
Обертання чорної діри визначається не обертанням фізичної маси, а викривленням тканини простору-часу поруч із нею. Водночас такі не дуже масивні об'єкти, як Земля, під час обертання ледве-ледве викривляють простір і час. Тобто чорні діри обертаються без фізичного обертання матерії, а це означає, що для них існує максимальна швидкість обертання, що визначається властивостями, притаманними простору і часу.
Згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна, обертання чорної діри можна виміряти за допомогою величини, позначеної як а, і значення цієї величини перебуває між 0 і 1. Якщо чорна діра не обертається, то а дорівнює нулю, а якщо вона обертається з максимальною швидкістю, то а дорівнює одиниці.
Автори нового дослідження вивчали обертання надмасивної чорної діри Стрілець А* в центрі Чумацького Шляху. Для оцінки швидкості її обертання астрономи використовували спостереження за допомогою радіотелескопів і рентгенівських телескопів.
Особливість чорної діри в центрі Чумацького Шляху
Провівши спостереження за зміною довжини хвиль світла поруч із чорною дірою, вчені змогли визначити швидкість її обертання. За словами дослідників, їхні результати показали, що величина а для цієї чорної діри перебуває в діапазоні між 0,84 і 0,96. Це означає, що Стрілець А* має величезну швидкість обертання, і якщо брати величину 0,96, то це означає, що чорна діра обертається майже з максимальною швидкістю. Ця величина навіть більша, ніж у чорної діри в центрі галактики M87, де величина а становить від 0,89 до 0,91.
Як уже писав Фокус, вчені вперше змогли вивчити дуже детально структуру струменя з плазми, що виникає поруч із чорною дірою і виривається з блазара, який формує ця чорна діра. Нове дослідження припускає, що, можливо, доведеться міняти теорії походження таких струменів.