Астрофізики оцінили швидкість «поїдання» речовини надмасивною чорною дірою М87

До 0,4 маси цілого Сонця щороку «поїдає» надмасивна чорна діра М87, яка знаходиться на відстані близько 53 мільйонів світлових років від нас, визначили астрофізики у новому дослідженні. Утім, за їхніми словами, ця кількість незначна для такої чорної діри, як М87, що має масу у 6,5 мільярда Сонць — навпаки, така швидкість поглинання матеріалу вказує, що діра знаходиться у стані спокою. Дослідження опубліковане на сайті препринтів arXiv.

Тінь М87, яку сфотографував Телескоп горизонту подій. ETH / Wikimedia Commons

Як виміряли «апетити» чорної діри?

У своєму аналізі науковці використали дані Телескопа горизонту подій — саме той масив спостережень, що дозволив створити перше в історії зображення тіні цієї чорної діри. Зокрема, вони дослідили яскравість різних частин її акреційного диска — кільця гарячої плазми, яка обертається навколо чорної діри перед тим, як бути нею поглинутою. Цей диск утворюється, коли матерія падає у гравітаційну пастку чорної діри, нагріваючись до мільйонів градусів і випромінюючи світло у всіх діапазонах випромінювання. Враховуючи густину плазми та геометрію диска, астрофізики і вирахували швидкість, з якою М87 поглинає речовину навколо себе.

Порівнюючи яскравість тієї частини диска, яка рухається назустріч спостерігачеві, з тією, що віддаляється, дослідники змогли оцінити також швидкість обертання речовини поблизу чорної діри. Вона склала близько 42 мільйони метрів на секунду. Це дозволило обчислити її спін — фізичну характеристику, яка описує обертання чорної діри навколо своєї осі. За підрахунками авторів, у М87 він складає приблизно 0,8 — тобто чорна діра обертається на 80% від максимально можливої швидкості обертання, дозволеної законами фізики.

Дослідження науковців підтвердило прямий зв’язок між кількістю поглинутої речовини та потужністю струменя плазми, який виривається з центру чорної діри у міжгалактичний простір. Вони сподіваються, що ці розрахунки на прикладі М87 дозволять краще зрозуміти процеси, що відбуваються і в інших надмасивних чорних дірах. Це важливий крок до перевірки теорій про поведінку матерії у надзвичайно сильних гравітаційних полях та механізмів, які формують структуру й енергію Всесвіту на великих масштабах.

Які ще дослідження пролили світло на природу чорних дір

🕳️✨ Чорні діри найчастіше асоціюються із поглинанням речовини, хоча астрономам вдалося знайти й виняток — чорну діру, яка, навпаки, посприяла народженню нових зірок.

🕳️🤏 Також не всі чорні діри є надмасивними: наприклад, найменша з відомих має масу у всього 3,6 маси Сонця.

🕳️🍽️ І звісно, не всі чорні діри обмежують свої апетити, так як це робить М87. Астрономи знайшли «найненажерливішу» чорну діру, яка поглинає по масі Сонця на день.