Измерена е за първи път от наблюдения скоростта на въртене на свръхмасивна черна дупка

Резултатите предлагат нов начин за изследване на свръхмасивни черни дупки и тяхната еволюция във Вселената

Ваня Милева Последна промяна на 31 май 2024 в 00:00 15523 0

Схемата изобразява прецесията на акреционен диск, образуван от отломките на разрушена звезда около свръхмасивна черна дупка (SMBH), измерена от NICER (горната част на илюстрацията). Левият панел показва фазата на прецесия, когато акреционният диск е близо

Кредит Michal Zajacek & Dheeraj Pasham
Схемата изобразява прецесията на акреционен диск, образуван от отломките на разрушена звезда около свръхмасивна черна дупка (SMBH), измерена от NICER (горната част на илюстрацията). Левият панел показва фазата на прецесия, когато акреционният диск е близо до изглед ребром, което води до наблюдавана по-малка площ на диска и следователно по-ниска светимост. Наблюдателят може да види предимно по-студените, външни части на прецесиращия диск. Десният панел изобразява фаза на б на прецесията, когато изгледът е почти анфас, когато видимата площ на диска е по-голяма и следователно светимостта също се увеличава и вътрешните, по-топли части на диска се напълно видими.

Астрономи са открили нов начин да измерват колко бързо се върти черна дупка, използвайки с колебанията на акреционен диск от отломките на разкъсана от приливните сили на космическите чудовище.

Черните дупки всъщност са много прости обекти, защото имат само три измерими свойства: маса, въртене (спин) и електрически заряд. Моментът на импулса на въртенето на черна дупка е мярка за нейната скорост на въртене. Проблемът с измерването му се състои в това, че не може да се види самата черна дупка, защото тя е скрита зад хоризонта на събитията.

Когато някоя звезда се приближи твърде много до хоризонта на събитията на черна дупки, тя се разкъсва на тънки потоци плазма. Докато тази плазма се връща към черната дупка, поредица от ударни вълни я нагряват, което води до необикновена яркост - изригване, което надминава общата яркост на цяла галактика за седмици или дори месеци. Това се нарича "Събитие на приливно разрушение" (TDE - Tidal Disruption Event), драматичен феномен, благодарение на който астрономите от Масачузетския технологичен институт, НАСА и други институции, сега успяват да измерят въртенето на свръхмасивна черна дупка.

Тъй като звездата се разрушава от огромните приливни сили на черната дупка, половината от звездата се издухва, докато другата половина се хвърля около черната дупка, генерирайки интензивно горещ акреционен диск от въртящ се звезден материал.

Ръководеният от Масачузетския технологичен институт (MIT) екип показва, че клолебанието на новосъздадения акреционен диск е от ключово значение за измерването на собственото въртене на централната черна дупка.

В проучване, публикувано в Nature, астрономите Дирадж Пашам (Dheeraj Pasham) от MIT и неговият екип проучват едно приливно разрушително събитие TDE от февруари 2020 г., обозначено AT2020ocn, излъчвано от галактика на около милиард светлинни години и първоначално забелязано в оптичната лента от Zwicky Transient Facility (ZTF) в САЩ.

Те съобщават, че са измерили въртенето на близка свръхмасивна черна дупка чрез проследяване на модела на рентгеновите изблици, които черната дупка е произвела веднага след приливно прекъсване. Екипът проследява просветванията в продължение на няколко месеца и установява, че те вероятно са сигнал за ярко горещ акреционен диск, който се колебае нагоре-надолу, докато е отблъскван и привличан от собственото въртене на черната дупка.

Пашам и екипът му се фокусират в това, е дали могат да измерят т. нар. ефект на Лензе-Тиринг (Lense-Thirring effect) при прецесията на събития на приливно разрушение. Във външният слой на хоризонта на събитията (ергосферата) на черната дупка самото пространство се върти около черната дупка със скорости близки до скоростта на светлината - това е буквално, не само частиците, попадащи там, са подложени на огромни ускорения, а самото пространство. Това се нарича още ефект на Лензе-Тиринг или увличане на инерциална отправна система.

Структура на въртяща се черна дупка. Кредит: K.A.I.L. WIJEWARDENA GAMALATH

Използвайки NICER (което означава Neutron star Interior Composition ExploreR ), рентгенов телескоп, прикрепен към Международната космическа станция, изследователите проучват по-детайлно AT2020ocn и въз основа на оценките за масата на черната дупка и тази на разрушената звезда, те успяват да измерят въртенето на черната дупка и то е малко по-малко от 25 процента от скоростта на светлината.
Така за първи път е измерено въртенето на свръхмасивна черна дупка с помощта на наблюдения на клолебаещ се диск след събитие на приливно разрушение.

"Въртенето на свръхмасивна черна дупка може да разкажеисторията на тази черна дупк", коментира Пашам.

Той се надява с пускането в експлоатация на обсерваторията Вера Рубин през следващите години, да се появят повече възможности за определяне на спиновете на черните дупки.

"Дори ако малка част от тези, които Рубин засече, да имат този вид сигнал, сега имаме начин да измерим спиновете на стотици TDE. Тогава бихме могли да разберем много за това как еволюират черните дупки с еволюцията на Вселената."

Справка: Pasham, D.R., Zajaček, M., Nixon, C.J. et al. Lense–Thirring precession after a supermassive black hole disrupts a star. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07433-w 

Източник: Using wobbling stellar material, astronomers measure the spin of a supermassive black hole for the first time, Jennifer Chu, MIT News

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Космос

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !