Сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного Пути, Стрелец A* (Sgr A*), весит около 4 миллионов солнечных масс. Она находится на расстоянии примерно 26 000 световых лет от Земли и была сфотографирована Телескопом горизонта событий в 2022 году. Один из фундаментальных параметров чёрной дыры — спин, или угловой момент. Получить его значение — значит понять прошлое объекта: как он рос, поглощал вещество и взаимодействовал с окружением.
Что такое безразмерный параметр спина
В общей теории относительности вращающаяся чёрная дыра описывается метрикой Керра. Степень вращения характеризуется безразмерным параметром a*, принимающим значения от 0 (невращающаяся, или чёрная дыра Шварцшильда) до 1 (максимально вращающаяся, или экстремальная чёрная дыра Керра). Значение 1 означает, что чёрная дыра вращается так быстро, как это физически допустимо при её массе.
Параметр спина — не то же самое, что механическая скорость вращения в привычном смысле. Линейная скорость на горизонте событий зависит от его размера, который определяется массой объекта. Поэтому правильнее говорить о безразмерной величине a*, а не о «скорости в километрах в секунду».
Исследование ZINGULARITY и результаты 2025 года
В июне 2025 года в журнале Astronomy & Astrophysics была опубликована работа Янссена, Чена, Давеларра и Вельгуса — третья часть серии ZINGULARITY. В ней использованы наблюдения Телескопа горизонта событий (EHT) 2017 года и байесовские нейронные сети для извлечения параметров из синтетической библиотеки GRMHD-симуляций.
Результаты для Sgr A*: спин ~0,8–0,9 при прямом (prograde) аккреционном потоке, угол наклона системы к лучу зрения ~20–40°, позиционный угол ~106°–137°. Одновременно для M87* та же модель даёт спин 0,5–0,94 при ретроградном аккреционном потоке и сильном синхротронном излучении джета.
GRMHD-модели и что они означают
GRMHD — общерелятивистская магнитогидродинамика — это класс компьютерных симуляций, описывающих, как намагниченная плазма ведёт себя в сильном гравитационном поле вблизи чёрной дыры. Исследователи генерируют тысячи таких симуляций с разными значениями спина, угла аккреции и других параметров, а затем сравнивают синтетические «картинки», которые дала бы EHT для каждой из них, с реальными наблюдениями.
Ключевое ограничение: это модельная оценка, а не прямое измерение. Результат зависит от полноты и корректности набора GRMHD-моделей, от допущений об аккреционном потоке и от того, насколько правильно учитываются систематические погрешности данных EHT. Авторы ZINGULARITY специально подчёркивают: их метод, в отличие от предыдущих, нечувствителен к неизвестным параметрам переднего экрана Фарадея и к погрешностям калибровки — это одно из ключевых методических преимуществ.
Слабое свидетельство джета
Наличие релятивистского джета у Sgr A* — предмет продолжающейся дискуссии. У M87* джет наблюдается прямо, и именно его мощное синхротронное излучение доминирует в модели. Для Sgr A* авторы ZINGULARITY указывают на сравнительно слабое излучение джета. Это важно: мощность джета теоретически зависит от спина чёрной дыры через механизм Блэндфорда — Знайека. Если джет Sgr A* действительно слаб, это не противоречит высокому спину, но добавляет неопределённость: значит, либо механизм работает иначе, либо джет есть, но ориентирован так, что его плохо видно.
Почему это не окончательное измерение
Несколько соображений удерживают от категоричных выводов. Первое: данные EHT 2017 года имеют ограниченное базисное покрытие — фактически это снимок, сделанный несколькими парами телескопов. Авторы сами показывают, что добавление African Millimeter Telescope снизило бы погрешность оценки параметров в три раза для моделей с отступлением от метрики Керра.
Второе: параметры аккреционного потока для Sgr A* выходят за рамки стандартных моделей MAD и SANE, которые используются в большинстве GRMHD-симуляций. Это говорит о том, что физика аккреции вблизи Sgr A* может быть устроена иначе, чем предполагают текущие модели, и тогда оценка спина изменится.
Третье: высокая переменность Sgr A* — он вспыхивает почти ежедневно — делает его значительно труднее для интерпретации, чем более спокойный M87*.
Что это означает на практике
Оценка спина Sgr A* в диапазоне 0,8–0,9 — важный шаг в понимании истории роста нашей чёрной дыры. Высокий спин означает, что значительная часть массы поглощалась когерентно, в одном предпочтительном направлении, а не в результате хаотичных слияний с объектами, летящими с разных сторон.
Тем не менее интерпретировать эту цифру как доказанный факт о конкретной «скорости вращения» было бы преувеличением. Значение 0,8–0,9 — это лучшая оценка в рамках конкретного класса GRMHD-моделей, опирающаяся на конкретный набор наблюдений. Будущие расширения EHT и новые симуляции могут уточнить или пересмотреть её.
Перспективы
Расширение массива EHT — добавление новых телескопов, в частности Африканского миллиметрового телескопа — по расчётам авторов ZINGULARITY, позволит в три раза сократить ошибки при оценке параметров для нестандартных моделей метрики. Это откроет возможность более строгих проверок общей теории относительности в экстремальных гравитационных условиях вблизи сверхмассивной чёрной дыры центра Галактики.
Читайте также: Гамма-избыток в центре Млечного Пути: тёмная материя или пульсары?