Используя колеблющийся звездный материал, астрономы впервые измерили вращение сверхмассивной черной дыры

Важные новости

Используя колеблющийся звездный материал, астрономы измеряют впервые вращение сверхмассивной черной дыры» /></p>
<p> Кредит: CC0 Public Domain </p>
<p>Астрономы из Массачусетского технологического института, НАСА и других организаций разработали новый способ измерения скорости вращения черной дыры с помощью шаткого вращения сверхмассивной черной дыры. последствия звездного пиршества.</p>
<p>В этом методе используется событие приливного разрушения черной дыры — ослепительно яркий момент, когда черная дыра оказывает приливное воздействие на пролетающую звезду и разрывает ее на клочки. Поскольку звезда разрушается огромными приливными силами черной дыры, половина звезды уносится ветром, а другая половина разлетается вокруг черной дыры, образуя очень горячий аккреционный диск вращающегося звездного материала.</p>
<p> Команда под руководством Массачусетского технологического института показала, что колебание недавно созданного аккреционного диска является ключом к определению собственного вращения центральной черной дыры.</p>
<p>В исследовании, опубликованном в журнале <i>Nature</i>Астрономы сообщают, что они измерили вращение близлежащей сверхмассивной черной дыры, отслеживая характер рентгеновских вспышек, которые черная дыра производит сразу после приливного разрушения.</p>
<p>Команда следила за вспышками несколько месяцев и определили, что они, вероятно, были сигналом ярко-горячего аккреционного диска, который раскачивался взад и вперед, толкаясь и притягиваясь собственным вращением черной дыры.</p>
<p>Отслеживая, как колебание диска менялось с течением времени, ученые смогли определить, насколько на диск влияет вращение черной дыры и, в свою очередь, насколько быстро вращается сама черная дыра. Их анализ показал, что черная дыра вращалась со скоростью менее 25 процентов скорости света — относительно медленно по сравнению с черными дырами.</p>
<p>Ведущий автор исследования, научный сотрудник Массачусетского технологического института Дирадж «ДиДжей» Пашам, говорит, что новый метод может быть использован для измерения вращений сотен черных дыр в локальной вселенной в ближайшие годы. Если ученые смогут изучить вращение многих близлежащих черных дыр, они смогут начать понимать, как гравитационные гиганты развивались на протяжении истории Вселенной.</p>
<p>«Изучая в ближайшие годы несколько систем с помощью этого метода, астрономы может оценить общее распределение вращений черных дыр и понять давний вопрос о том, как они развиваются с течением времени», — говорит Пашам, сотрудник Института астрофизики и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института.</p>
<p>В число соавторов исследования входят сотрудники ряда учреждений, в том числе НАСА, Масариковского университета в Чехии, Университета Лидса, Сиракузского университета, Тель-Авивского университета, Польской академии наук и других организаций.</p>
<h2>Измельченное тепло</h2>
<p>Каждая черная дыра обладает собственным вращением, которое с течением времени сформировалось в результате ее космических столкновений. Если, например, черная дыра выросла в основном за счет аккреции – краткие моменты, когда какое-то вещество падает на диск, это заставляет черную дыру вращаться до довольно высоких скоростей. Напротив, если черная дыра растет в основном за счет слияния с другими черными дырами, каждое слияние может замедлить процесс, поскольку вращение одной черной дыры встречается со вращением другой.</p>
<p>По мере вращения черной дыры она вращается. увлекает за собой окружающее пространство-время. Этот эффект сопротивления является примером прецессии Лензе-Тирринга, давней теории, описывающей способы, которыми чрезвычайно сильные гравитационные поля, например, создаваемые черной дырой, могут притягивать окружающее пространство и время. Обычно этот эффект не был бы очевиден вблизи черных дыр, поскольку массивные объекты не излучают свет.</p>
<p>Но в последние годы физики предположили, что в таких случаях, как во время приливного разрушения или TDE, у ученых может быть возможность отслеживать свет от звездных обломков, когда он тянется вокруг. Тогда они, возможно, надеются измерить вращение черной дыры.</p>
<p>В частности, во время TDE ученые предсказывают, что звезда может упасть на черную дыру с любого направления, образуя диск раскаленного добела измельченного материала, который может быть наклонен или смещен по отношению к вращению черной дыры. (Представьте себе аккреционный диск в виде наклоненного бублика, который вращается вокруг дырочки, имеющей собственное, отдельное вращение.)</p>
<p>Когда диск сталкивается со вращением черной дыры, он раскачивается, поскольку черная дыра притягивает его внутрь. выравнивание. В конце концов, колебание утихает, когда диск переходит во вращение черной дыры. Ученые предсказали, что колеблющийся диск TDE должен быть измеримым индикатором вращения черной дыры.</p>
<p>«Но главное — иметь правильные наблюдения», — говорит Пашам. «Единственный способ сделать это — как только произойдет приливное разрушение, вам нужно будет получить телескоп, чтобы смотреть на этот объект непрерывно, в течение очень долгого времени, чтобы вы могли исследовать все виды временных масштабов, от минут до месяцев.»</p>
<h2>Улов с высокой скоростью</h2>
<p>В течение последних пяти лет Пашам искал приливные разрушения, которые были бы достаточно яркими и достаточно близкими, чтобы быстро отслеживать и отслеживать признаки прецессии Лензе-Тирринга. В феврале 2020 года ему и его коллегам повезло: они обнаружили AT2020ocn, яркую вспышку, исходящую из галактики, находящейся на расстоянии около миллиарда световых лет от нас, которая первоначально была обнаружена в оптическом диапазоне с помощью Zwicky Transient Facility.</p > <р>Судя по оптическим данным, вспышка произошла в первые мгновения после TDE. Будучи одновременно ярким и относительно близким, Пашем предположил, что TDE может быть идеальным кандидатом для поиска признаков колебания диска и, возможно, измерения вращения черной дыры в центре родительской галактики. Но для этого ему понадобится гораздо больше данных.</p>
<p> «Нам нужны были быстрые и быстрые данные», — говорит Пашам. «Главное заключалось в том, чтобы уловить это как можно раньше, потому что эта прецессия, или колебание, должна присутствовать только на раннем этапе. Чуть позже, и диск больше не будет колебаться».</p>
<p>Команда обнаружила, что телескоп НАСА NICER смог поймать TDE и постоянно следить за ним в течение нескольких месяцев. NICER — аббревиатура от «Внутренний состав нейтронной звезды ExploreR» — рентгеновский телескоп на Международной космической станции, который измеряет рентгеновское излучение вокруг черных дыр и других объектов с экстремальной гравитацией.</p>
<p>Пашам и его коллеги изучали его. Наблюдения NICER за AT2020ocn в течение 200 дней после первоначального обнаружения приливного разрушения. Они обнаружили, что это событие испускало рентгеновские лучи, пик которых достигал пика каждые 15 дней в течение нескольких циклов, прежде чем в конечном итоге исчезнуть.</p>
<p>Они интерпретировали пики как моменты, когда аккреционный диск TDE раскачивался лицом к лицу, излучая рентгеновские лучи прямо в сторону телескопа NICER, а затем отклонялся, продолжая излучать рентгеновские лучи (аналогично размахиванию фонариком в сторону и от кого-то каждые 15 дней). ).</p>
<p>Исследователи взяли эту модель колебания и включили ее в оригинальную теорию прецессии Лензе-Тирринга. Основываясь на оценках массы черной дыры и массы разрушенной звезды, они смогли получить оценку вращения черной дыры — менее 25 процентов скорости света.</p>
<p>Их результаты ознаменовали собой первый случай, когда ученые использовали наблюдения за колеблющимся диском после приливного разрушения для оценки вращения черной дыры. Поскольку в ближайшие годы появятся новые телескопы, такие как обсерватория Рубина, Пашам предвидит больше возможностей для определения вращения черной дыры.</p>
<p>«Вращение сверхмассивной черной дыры расскажет вам об истории этой черной дыры.</p>
<p>«Вращение сверхмассивной черной дыры расскажет вам об истории этой черной дыры.</p>
<p>» », — говорит Пашам. «Даже если небольшая часть тех, что запечатлел Рубин, имеет такой тип сигнала, теперь у нас есть способ измерить вращение сотен TDE. Тогда мы могли бы сделать большое заявление о том, как черные дыры развиваются с возрастом Вселенной. «</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Дирадж Пашам, Прецессия Ленсе – Тирринга после того, как сверхмассивная черная дыра разрушает звезду, <i>Природа</i> (2024 г.) ). DOI: 10.1038/s41586-024-07433-w. www.nature.com/articles/s41586-024-07433-w </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Nature </p>
<p> Предоставлено Массачусетским технологическим институтом </р></p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости