Вивчення екстремального закручування чорної діри-монстра

Надмасивні чорні діри є самими крайніми об’єктами певною Всесвіту, з масами в мільйони або навіть мільярди разів більша за масу нашого Сонця. Тепер астрономи змогли вивчити один з цих гігантів всередині дивного, далекого квазара. Їм вдалося зробити дивовижне відкриття – вона закручується з однієї третьої швидкістю світла.

вивчення надмасивної чорної діри, що знаходиться приблизно в 3.5 млрд. світлових років від нас – це не просто подвиг. Але виявляється, що і сам об’єкт є непростим: це квазар, який демонструє квазіперіодичні світіння кожні 12 років або близько того. Цей факт допоміг астрономам виявити його екстремальний характер.

Квазари є надзвичайно яскравими аккреционного дисками в ядрах галактик, керовані великою кількістю матерії, що потрапила в центр надмасивної чорної діри. Переважна більшість галактик, як вважають, містить надмасивні чорні діри. Правда сучасні галактики заспокоїлися, і квазари більше не світять. Але складається зовсім інша історія для галактик, які знаходяться в мільярдах світлових років від Землі.

Об’єкт в центрі дивного квазара під назвою OJ287 «важить» приблизно 18 мільярдів сонячних мас і є однією з найбільших надмасивних (або ультрамассівних) чорних дір у відомій Всесвіту. Цікаво, що він також є одним з найбільш добре вивчених квазарів, оскільки розташований в безпосередній близькості від видимого шляху руху Сонця по небу, як видно з Землі – область, де регулярно проводяться історичні пошуки астероїдів і комет. Таким чином, завдяки щасливому випадку астрономи мають більше 100 років спостережень даних по яскравості OJ287, що дозволяє їм передбачити, коли відбудуться наступні факельні моменти.

При більш ретельному огляді подій світіння, які відбулися в останні десятиліття, астрономи розуміють, що замість одиничного осветляющего події, що відбувається кожні 12 років, освітлення насправді являє собою подвійний пік, надаючи ключ до розуміння того, що може бути його причиною.

Маурі Валтонен з університету Турку, Фінляндія, і його міжнародна команда використовували кілька оптичних телескопів по всьому світу в поєднанні з рентгенівським космічним телескопом НАСА СВІФТ (SWIFT), щоб зрозуміти, що ці 12-річні двічі осветляющих події викликані меншою чорною дірою обертається навколо OJ287. Валтонен є провідним автором дослідження, опублікованого в журналі Astrophysical Journal (Журнал астрофізики).

Масивна чорна діра має дуже гарячий аккреційний диск – ключовий компонент квазара. Матеріал накопичується в диску і втягується в чорну діру, підживлюючи її. По дорозі матеріал диска нагрівається і випромінює потужне електромагнітне випромінювання. Менша чорна діра і партнер OJ287, який сам по собі ще і важить як 100 мас Сонця (все ще величезна чорна діра!), Що має сильно витягнуту орбіту, розгойдується близько до більш масивної чорної діри кожні 12 років. Під час найбільшого зближення, менша чорна діра «вихлюпується» в аккреційний диск OJ287 під час похитування і ще раз, коли вона розгойдується навколо далекої сторони чорної діри, створюючи два різних спалювання, як показує ця діаграма:

Ілюстрація двійковоїсистеми чорної діри в OJ287. Пророцтва моделі перевірені спостереженнями.

Це періодичне близьке зіткнення підігріває аккреційний матеріал диска надмасивної чорної діри, швидко нагріваючи його двічі безпосередньо один за одним. Це те, що призводить до появи дивних уярчения (світінь) в OJ287 кожні 12 років.

Отримавши цю модель подвійної чорної діри, дослідники змогли передбачити, коли мало відбутися остання подія. Останнє просвітлення сталося 18 листопада 2015 року, всього за кілька днів до передбачення Валтонен, підтверджуючи модель подвійної чорної діри його команди. Але за допомогою цих спостережень, обертання надмасивної чорної діри також може бути обчислено і воно швидке. Дані команди показують, що вона обертається на третину швидкості світла.

Цікаво, що на основі історичних даних OJ287, команда також змогла обчислити, скільки енергії втрачається через системи за допомогою гравітаційних хвиль. Звичайно, гравітаційні хвилі в даний час – дуже інтригуюча тема, адже вперше їх виявили завдяки LIGO тільки в минулому місяці. Це виявлення LIGO не тільки підтвердило загальну теорію відносності Ейнштейна, а й безпосередньо підтвердило існування 2 чорних дір, які зливаються в одне ціле.

Хоча гравітаційні хвилі OJ287 занадто слабкі, щоб бути виявленими за допомогою сучасного покоління детекторів гравітаційних хвиль (адже джерело занадто далекий), то 18 листопада освітлення квазара служить закріпленням свята теорії Ейнштейна, яку він представив майже 100 років тому 25 листопада 1915 року.

Ссылка на основную публикацию