Астрономы измерили вращение сверхмассивной черной дыры в Млечном Пути

Вращение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути удалось оценить группе астрономов, 18 октября сообщает специализированный сайт Астроньюс.

Специфика любой черной дыры состоит в том, что информация об этом объекте может быть собрана только по косвенным признакам, поскольку, ее мощное гравитационное поле не отпускает вовне даже свет. Все детали сложного сочетания материи и энергии из прошлого черной дыры недоступны, что делает ее настолько простой, что объект можно полностью описать всего тремя параметрами: массой, вращением и электрическим зарядом. Астрономы научились измерять массы черных дыр, наблюдая, как светящаяся материя движется в их окрестностях под действием их гравитационных полей.

Считается, что заряды черных дыр незначительны, если количество положительных и отрицательных падающих зарядов уравновешено. Спины черных дыр определить сложно; обычно они определяются путем интерпретации рентгеновского излучения от горячего внутреннего края аккреционного диска вокруг черной дыры. Спин количественно оценивается числом от нуля до единицы, а спины черных дыр можно записать в диапазоне от нескольких десятых до близких к единице.

Что же касается вращения самой черной дыры, то здесь ученым пока не удавалось дать даже приблизительные оценки.

В центре нашей галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра, Стрелец А, с массой около четырех миллионов солнечных. Она находится от нас на расстоянии около двадцати семи тысяч световых лет, и его относительная (по сравнению с ядрами чужих галактик) близость, дает астрономам уникальную возможность наблюдать, что происходит вблизи «края» черной дыры.

Галактический центр окружен скоплением звезд и сгустками слабо светящегося материала. В последние годы астрономы смогли довести тесты общей теории относительности до новых пределов, измеряя и моделируя движения этих сгустков, когда они вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры. Однако в моделях не хватало значения вращения самой черной дыры, которое не было определено каким-либо образом. А знание, или оценка, его значения могли бы помочь улучшить теоретические и математические модели.

Астрономы Джакомо Фраджоне и Ави Лоеб поняли, что пространственное распределение одной группы S-звезд, находящихся под влиянием Стрельца-А, можно было бы использовать для исследования спина центра галактики. В настоящее время известно около сорока S-звезд, которые вращаются вокруг черной дыры всего за 9,9 лет, а недавние исследования показывают, что все они лежат в двух дисках, видимых с Земли почти с ребра, причем звезды в каждом диске вращаются вокруг черной дыры в противоположных направлениях.

Астрономы поняли, что эта необычная геометрия может позволить оценить еще и вращение Стрельца-А. Одно из наиболее любопытных и неинтуитивных предсказаний теории относительности состоит в том, что пространство не только искажается гравитацией массивного тела, но также и подвергается таким же, хотя и меньшим искажениям из-за вращения этого тела. Это так называемый «эффект перетаскивания кадра», небольшое и трудноизмеримое явление (которое, однако, подтвердилось).

Астрономы в своем исследовании показали, что в случае со Стрельцом A, «перетаскивание кадра» окажет заметное влияние на орбиты S-звезд в их дисках. Предполагая, что орбитальные плоскости S-звезд стабильны во времени, они могут показать, что вращение сверхмассивной черной дыры в Млечном Пути должно быть меньше 0,1.