Една бързовъртяща се черна дупка
Мисия: Chandra X-ray Space Observatory

---

Увеличаване Това е далечния квазер. Снимката е комбинация на данни от от Хъбъл и Чандра. NASA/CXC

Астрономите с помощта на "Чандра" и "XMM - Newton" са показали как супермасивна черна дупка отдалечена на шест милиарда светлинни години от нас се върти изключително бързо. Това е първото пряко измерване на въртенето на толкова отдалечена черна дупка и е важен напредък относно разбирането на това как черните дупки нарастват с течение на времето.

Въпреки своята загадъчност, черните дупки са едни от най-простите астрофизични обекти във вселената. Достатъчно е да знаем само тяхната маса и скорост на въртене и дупката е напълно определена. Това обаче касае само нейната външност или взаимодействието на дупката с обикновената вселена, не по този начин стоят нещата за вътрешността...

Докато астрономите отдавна притежават уменията да измерват масите на черните дупки и то доста точно, определянето на тяхното въртене е било много по-трудно. През последните десет години обаче, учените все пак са измислили начини да изчисляват оборотите на тези странни обекти, които отстоят на няколко милиарда светлинни години от нас. Определянето на скоростта на въртене на тези отдалечени черни дупки включва няколко стъпки, които разчитат една на друга.

Обект на изследване е супермасивната черна дупка, която засмуква околния газ и произвежда изключително ярък квазар, известен като "RX J1131-1231" (RX J1131). Гравитационното поле на гигантска елиптична галактика находяща се по линията на зрителното поле между нас и квазера действа като гравитационна леща, която усилва светлината от квазара.

С помощта на гравитационната леща, астрономите са получили много подробна информация за рентгеновия спектър или сумата от рентгенови лъчи, наблюдавани с различни енергии. Изследвайки този спектър, учените са получили много точни стойности за това, колко бързо се върти черната дупка.

Материята която пада в дупката се върти изключително бързо около нея формирайки тънък акреционен диск. Освен този диск дупката увлича около себе си по-дифузни облаци от газ и прах, които обикалят около нея в пашкуловидна структура, която астрономите са нарекли корона. Рентгеновите лъчи, които се произвеждат от свръхнагретия газ и прах в короната се отразяват от вътрешния край на акреционния диск. Силните гравитационни сили в близост до черната дупка променят посоката на отразения рентгенов спектър и той може да се засече от нашите инструменти разположени на милиарди светлинни години.

Чрез измерване дълбочината на отразения сигнал от диска, астрономите са в състояние да изчислят скоростта на въртене на дупката. Колкото по-бързо се върти толкова повече пространство увлича около себе си. Учените са засекли, че най-далечните отразени рентгенови лъчи идват от район в диска, който се намира само на около три пъти радиуса хоризонта на събитията. Това е прекалено дълбока точка и ако гравитационното поле не е подпомогнато от увлеченото от въртенето пространство не бихме могли да наблюдаваме отразения сигнал. С други думи черната дупка трябва да се върти изключително бързо, за да даде възможност информацията която засичаме да изтече от нея.

Знаейки масата на дупката и измервайки ефекта на увлеченото пространство, учените са изчислили че дупката се върти със скорост малко повече от половината скоростта на светлината. Измерването на оборотите на далечните черни дупки предоставя също важни улики за това как тези обекти се развиват с течение на времето. Ако черните дупки нарастват плавно и постепенно, постоянно падащата материя трябва да доведе до бързо въртене. За разлика от това, ако черните дупки нарастват през много къси акреционни епизоди, например при сблъсъци между галактики, това ще предизвика по-бавно въртене.

Откритието, че черната дупка в "RX J1131" се върти с над половината от скоростта на светлината предполага и фактът че тя се наблюдава на разстояние шест милиарда светлинни години. Това съответства на възраст около 7,70 милиарда години след Големия взрив и означава, че тази дупка е нараснала плавно чрез постепенно засмукване на газ, а не чрез галактически сливания.

Способността да се измерва въртенето предоставя и възможността директно да се проучи дали черната дупка се развива с приблизително същата скорост като нейната приемаща галактика. Преди тази работа, най-отдалечените черни дупки на които са измерени оборотите са разположени на 2,5 милиарда и 4,7 милиарда светлинни години от нас.

---

• ЧерниДупки

• 2326
• 0
• Apr 16, 2014

---

Коментар