Космическо угощение на свръхмасивна черна дупка на милиард светлинни години от Земята, разкри колко бързо се върти тази черна дупка около оста си.

Промените в светлината, когато черната дупка се събужда и храни, са създадени от диск от материал, който се върти - и това поклащане ни даде скоростта на въртене на черната дупка в нейния център, казват от екип, ръководен от астрофизика Дхирадж Пашам от Масачузетския технологичен институт (MIT).

За първи път учените успяват да изчислят скоростта на въртене на черна дупка въз основа на нейния клатещ се акреционен диск. Това ни дава нов инструмент за разбиране на най-странните и плътни обекти във Вселената.

Колко бързо се е въртяла тя? По-малко от 25 процента от скоростта на светлината, което е доста бавно за черна дупка. Само по себе си това не е невероятно полезно число, но последиците от това, че изобщо можем да я открием, са доста вълнуващи.

"Като изследват няколко системи през следващите години с този метод", казва Пашам, "астрономите могат да оценят цялостното разпределение на въртенето на черните дупки и да разберат дългогодишния въпрос за това как те се развиват във времето."

Свръхмасивните черни дупки са титаните, които се крият в сърцата на галактиките. Тези масивни обекти, чиято маса е милиони до милиарди пъти по-голяма от тази на Слънцето, са гравитационните центрове, които спомагат за свързването на галактиките и играят важна роля в тяхната еволюция. Те също така имат разнообразни поведения - от спокойни до ярко активни, проблясващи в пространство-времето с едни от най-ярките светлинни изблици във Вселената.

Тази светлина не се произвежда от самата черна дупка: плътността им е толкова висока, че скоростта, необходима за избягване на гравитационното им притегляне, е по-висока от тази на светлината във вакуум. Светлината идва по-скоро от материала, който се завихря около тях, докато се влива в тях: дебел "обръч" който обгражда диск, който се влива в черната дупка, подобно на вода, която се стича в канализацията.

През 2020 г. астрономите забелязват нещо интригуващо. В галактика, отдалечена на около милиард светлинни години, преди това спокойна черна дупка внезапно произведе гигантско светлинно изригване, наречено AT2020ocn. Данните, получени от телескопите, които се насочиха към този участък от небето, разкриха, че най-вероятната причина е "приливно смущение" - доста невинно название за бруталното гравитационно разкъсване от черна дупка на преминаваща звезда.

При разкъсването на звездата разчленените ѝ вътрешности образуват нагорещен до бяло диск около звездата. И тъй като звездата може да се приближи до черната дупка от всяка посока, този диск може да се разминава със спина на черната дупка. Това може да доведе до колебания или прецесия, тъй като черната дупка я придърпва към своето въртене.

Тъй като колебанията и въртенето са свързани, беше изказана хипотезата, че първото може да бъде начин за измерване на второто.

„Но ключът беше да имаме правилните наблюдения“, казва Пашам. „Единственият начин, по който можете да го направите, е веднага щом се случи приливното смущение, да вземете телескоп, който да гледа този обект непрекъснато, в продължение на много дълго време, така че да можете да изследвате всички видове времеви скали - от минути до месеци.“

Имаме инструменти, които сканират небето в търсене на неща, които внезапно стават ярки, така че успяхме да уловим AT2020ocn достатъчно рано. След това Пашам и колегите му продължиха да наблюдават и следят новоизгрялата галактика, достатъчно рано в нейното избухване, за да уловят прецесията на диска, преди да се успокои.

Те откриват, че галактиката избухва в рентгенови лъчи на всеки 15 дни за известно време, преди да утихне, което те свързват с прецесията на диска. Когато комбинирали това с приблизителната маса на черната дупка - около 2.5 милиона пъти по-голяма от масата на Слънцето - те успели да изчислят колко бързо се върти черната дупка.

Сами по себе си тези данни ни казват само за една черна дупка, но техниката е наистина страхотната част. Приливните смущения се случват достатъчно често, така че ако успеем да ги уловим и наблюдаваме с инструменти като предстоящата обсерватория „Рубин“, може би ще успеем да съставим карта на разпределението на различните въртения, която ще ни позволи да научим повече за това как се държат и променят черните дупки с течение на времето.

"Въртенето на една свръхмасивна черна дупка ви разказва за историята на тази черна дупка', казва Пашам. 'Дори ако малка част от тези, които "Рубин" улавя, имат такъв сигнал, сега имаме начин да измерим въртенето на стотици "приливни смущения". Тогава бихме могли да направим голямо изявление за това как черните дупки еволюират през възрастта на Вселената.'

Снимка: Unsplash/NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith/USRA/GESTAR

Виж още: Генеративният изкуствен интелект може да замени 300 милиона работни места