Вновь открытый способ определения спина огромных черных дыр может пролить свет на эволюцию этих причудливых объектов и галактик, в которых они находятся.
Астрономы наблюдали за тем, как черная дыра расположившись в ядре спиральной галактики в 500 миллионах световых лет от Земли, пожирает газ и пыль из окружающего ее диска. Они смогли измерить расстояние между внутренним краем диска и черной дырой, что вследствие позволило им определить спин черной дыры.
«Если черная дыра вращается, она увлекает за собой пространство и время, и таким образом тянет и окружающий диск, содержащий пищу черной дыры, ближе к себе», говорит ведущий автор исследования Крис Дон, из университета в Дюрхейме, что в Великобритании, в своем заявлении. «Это заставляет черную дыру вращаться быстрее – так же как и фигуриста при выполнении пируэта».
Исследователи утверждают, что эта техника может помочь астрономам ответить на серьезные вопросы о галактической эволюции, которая тесно связана с ростом и активностью супермассивных черных дыр, которые затаились в центрах большинства, если не всех галактик.
«Понимание этой связи между звездами в галактике и ростом черной дыры, и наоборот – это путь к пониманию того, как галактики формируются на протяжении космических отрезков времени», говорит Дон.
Дон с коллегами использовал спутник XMM-Newton, принадлежащий Европейскому космическому агентству, для изучения удаленной супермассивной черной дыры, масса которой равна приблизительно 10 миллионам солнц.
Эта черная дыра излучает невероятное количество энергии по мере того как она питается материей из окружающего ее диска. XMM-Newton наблюдал это излучение в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском спектрах, позволив астрономам измерить то, насколько диск удален от черной дыры.
Астрономы вычисляли спин супермассивных черных дыр и прежде. В феврале, например, другая исследовательская команда определила величину вращения черной дыры в центре спиральной галактики, под названием NGC 1365. Эта группа приблизительно определила скорость вращения, измеряя искривление высокоэнергетического света, излучаемого атомами железа в окружающем диске.
Сложно описать скорости вращения черных дыр, так как их невозможно выразить в знакомых терминах, вроде километров в час. К примеру, команда, изучавшая NGC 1365, которая использовала данные космических аппаратов XMM-Newton и NuStar от НАСА, обнаружила, что скорость вращения черной дыры составляет 84% от максимально допустимой релятивистской теорией Эйнштейна.
В новом исследовании Дон и его команда предположили, что черная дыра, обнаруженная в 500 миллионах световых лет, которая подпитывает сверхяркое «активное галактическое ядро», известное как PG1244+026, имеет относительно невысокую скорость вращения.
«Это контрастирует с недавними вычислениями, проведенными в рентгеновском диапазоне, (или близкими к ним), определившими спин в других (схожих галактиках), которые основаны на релятивистском размытии профиля железа», написали исследователи в своих заметках, опубликованных 29 июля в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Требуются лучшие высокоэнергетические данные, чтобы определить насколько этот новый метод дает более точные результаты, что будут совместимы с теми, которые получены от линии железа, или же вместо этого он открывает недостаток понимания постоянного излучения диска и/или отражения диска», пишется в исследовании.