Астрономы научились измерять скорость вращения самых «популярных» объектов во Вселенной – черных дыр. Первые же данные показали, что это вращение происходит с впечатляющей скоростью, близкой к теоретическому пределу.

Вращаясь, черная дыра вовлекает в свое движение и массивное облако космического газа, которое активно излучает в рентгеновском диапазоне


У не вращающейся черной дыры (слева) радиус, в пределах которого газ перестает испускать рентгеновское излучение, гораздо больше, чем у дыры, которая быстро вращается вокруг своей оси (справа)


Рентгеновский телескоп RTE на орбите

Чтобы построить математическую модель черной дыры, необходимо знать две ее фундаментальные характеристики – массу и скорость вращения. Оценивать массу наблюдаемых черных дыр ученые умеют уже довольно давно, однако до сих пор не существовало методов, позволяющих измерить их вращение. Команде американских астрономов под руководством Джефри МакКлинтока (Jeffrey McClintock) и Рамеши Нараяна (Ramesh Narayan) удалось разработать соответствующую методику, исходя из следующих теоретических предпосылок.

Вращаясь вокруг собственной оси, черная дыра создает мощнейшие гравитационные возмущения, увлекая за собой окружающий пространственно-временной континуум. Тем самым она увеличивает скорость газа, падающего на нее по спиральной траектории. А чем быстрее двигается газ, тем сильнее он разогревается и тем интенсивнее излучает в рентгеновском диапазоне. При этом существует некий критический радиус, при прохождении которого газ начинает падать на черную дыру слишком быстро, чтобы испустить излучение. Этот радиус, находящийся за пределами горизонта событий, зависит от скорости вращения черной дыры. Чем быстрее она вращается, тем ближе к ней приближается диск раскаленного излучающего газа. Таким образом, измерив интенсивность рентгеновского излучения черной дыры, можно рассчитать температуру излучающего газа во внутренней области диска и рассчитать его критический радиус, что, в свою очередь, позволяет довольно точно определить скорость вращения центрального объекта.

С помощью этого метода исследователям удалось измерить вращение трех небольших черных дыр, находящихся в нашей галактике. Для соответствующих наблюдений был использован орбитальный рентгеновский телескоп Rossi Timing Explorer . Наиболее интересные данные были получены в ходе исследования микроквазара GRS1915+105, удаленного от нас на расстояние в 36 тыс. световых лет. Согласно расчетам, за одну секунду этот объект совершает около 1000 оборотов вокруг своей оси – это почти максимум, который допускает теория.

Авторы подчеркивают, что их метод измерения очень прост в применении. При этом он позволяет получить данные, о которых астрономы до сих пор только мечтали. Ученые считают, что информация о скорости вращения черных дыр поможет лучше понять механизмы многих загадочных явлений, связанных с этими удивительными объектами. Речь идет, в первую очередь, о мощных струях материи, которые выбрасывают черные дыры, а также о внезапных и непредсказуемых вспышках высокоэнергетического излучения.

По публикации Physorg.Com