Вторник, 27 февраля, 2024
ДомойКосмосТелескопы обнаружили быстрое вращение черной дыры Млечного Пути, искажающее пространство-время

Телескопы обнаружили быстрое вращение черной дыры Млечного Пути, искажающее пространство-время

- Advertisement -

На иллюстрации этого художника показано поперечное сечение сверхмассивной черной дыры и окружающего ее материала в центре нашей галактики. Черная сфера в центре представляет горизонт событий черной дыры, точку невозврата, из которой ничто, даже свет, не может выбраться. Если посмотреть на вращающуюся черную дыру сбоку, как показано на этой иллюстрации, окружающее ее пространство-время имеет форму американского футбола. Желто-оранжевый материал по обе стороны представляет собой газ, циркулирующий вокруг черной дыры. Этот материал неизбежно падает к черной дыре и пересекает горизонт событий, как только попадает в форму футбольного мяча. Таким образом, область внутри футбольного мяча, но за пределами горизонта событий, изображается как полость. Синие пятна показывают струи, вылетающие из полюсов вращающейся черной дыры. Авторы и права: НАСА/CXC/М.Вайс.

  • Новое исследование может помочь решить вопрос о том, насколько быстро Млечный Путьсверхмассивный черная дыра крутится.
  • Черная дыра, известная как Стрелец А* (Sgr A*), содержит массу, примерно в 4 миллиона раз превышающую массу Солнца.
  • С использованием НАСАИсследование, проведенное рентгеновской обсерваторией «Чандра» и очень большой решеткой NSF, показало, что стрелок А* вращается очень быстро.
  • Это сильное вращение искажает пространство-время вокруг Стрелка А*, поэтому оно приобретает форму американского футбола.

На иллюстрации этого художника изображены результаты нового исследования сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики под названием Стрелец А* (сокращенно Sgr A*). Этот результат показал, что Стрелец А* вращается так быстро, что искажает пространство-время — то есть время и три измерения пространства — так что оно может больше напоминать футбольный мяч.

Эти результаты были получены с помощью рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» и очень большой антенной решетки Карла Дж. Янски (VLA) Национального научного фонда. Группа исследователей применила новый метод, который использует Рентгеновский и радиоданные, чтобы определить, насколько быстро вращается Sgr A*, основываясь на том, как материал течет к черной дыре и от нее. Они обнаружили, что Sgr A* вращается с угловой скоростью, составляющей около 60% от максимально возможного значения, и с угловым моментом, составляющим около 90% от максимально возможного значения.

Черные дыры обладают двумя фундаментальными свойствами: массой (сколько они весят) и вращением (насколько быстро они вращаются). Определение любого из этих двух значений говорит ученым многое о любой черной дыре и о ее поведении. В прошлом астрономы сделали несколько других оценок скорости вращения Стрельца А*, используя различные методы, причем результаты варьировались от того, что Стренец А* вообще не вращается, до того, что он вращается почти с максимальной скоростью.

Новое исследование предполагает, что Стрелец А* на самом деле вращается очень быстро, что приводит к сжатию пространства-времени вокруг него. На иллюстрации показано поперечное сечение Sgr A* и вещества, вращающегося вокруг него в виде диска. Черная сфера в центре представляет собой так называемый горизонт событий черной дыры, точку невозврата, из которой ничто, даже свет, не может выбраться.

Если посмотреть на вращающуюся черную дыру сбоку, как показано на этой иллюстрации, окружающее пространство-время имеет форму футбольного мяча. Чем быстрее вращение, тем более плоский футбол.

Желто-оранжевый материал по обе стороны представляет собой газ, кружащийся вокруг Стрельца А*. Этот материал неизбежно падает к черной дыре и пересекает горизонт событий, как только попадает в форму футбольного мяча. Таким образом, область внутри футбольного мяча, но за пределами горизонта событий, изображается как полость. Синие пятна показывают струи, вылетающие из полюсов вращающейся черной дыры. Если посмотреть на черную дыру сверху, вдоль ствола струи, пространство-время имеет круглую форму.

Рентгеновское изображение Стрельца А* и его окрестностей с помощью Чандры. Авторы и права: НАСА/CXC/Унив. Висконсин/Y.Bai, et al.

Вращение черной дыры может выступать в качестве важного источника энергии. Вращающиеся сверхмассивные черные дыры производят коллимированные потоки, такие как джеты, когда извлекается их энергия вращения, что требует, чтобы поблизости от черной дыры было хотя бы какое-то количество материи. Из-за ограниченного количества топлива вокруг Стрельца А* эта черная дыра в последние тысячелетия была относительно тихой и имела относительно слабые джеты. Эта работа, однако, показывает, что ситуация может измениться, если количество материала в окрестностях Стрельца А* увеличится.

Для определения спина Sgr A* авторы использовали эмпирическую методику, называемую «методом оттока», которая детализирует взаимосвязь между спином черной дыры и ее массой, свойствами вещества вблизи черной дыры и свойства оттока. Коллимированный поток создает радиоволны, а газовый диск, окружающий черную дыру, отвечает за рентгеновское излучение. Используя этот метод, исследователи объединили данные Чандры и VLA с независимой оценкой массы черной дыры, полученной другими телескопами, чтобы ограничить вращение черной дыры.

Статья, описывающая эти результаты под руководством Рут Дейли (Университет штата Пенсильвания), опубликована в январском выпуске журнала 2024 года. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.

Ссылка: «Новые значения вращения черной дыры для Стрельца A*, полученные с помощью метода истечения», Рут А. Дейли, Меган Донахью, Кристофер П. О’Ди, Байни Себастьян, Дэрил Хаггард и Анан Лу, 21 октября 2023 г., Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
DOI: 10.1093/mnras/stad3228.

Другими авторами являются Байни Себастьян (Университет Манитобы, Канада), Меган Донахью (Университет штата Мичиган), Кристофер О’Ди (Университет Манитобы), Дэрил Хаггард (Университет Макгилла) и Анан Лу (Университет Макгилла).

Центр космических полетов имени Маршалла НАСА управляет программой «Чандра». Рентгеновский центр «Чандра» Смитсоновской астрофизической обсерватории контролирует научные операции из Кембриджа, штат Массачусетс, и полеты из Берлингтона, штат Массачусетс.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме