Нижняя панель: график вращения релятивистской струи, построенный на основе данных, суммированных ежегодно за период с 2000 по 2022 год. Зелёные и синие точки получены по наблюдениям на частотах 22 и 43 ГГц соответственно. Красная линия показывает наилучшее соответствие прецессии в системе. Изображение: Yuzhu Cui et al., 2023
Используя данные 23 лет наблюдений, международная группа учёных, которую возглавил доктор Цуй Юйчжу, впервые представила доказательства вращения чёрной дыры. Результаты её работы были опубликованы в журнале Nature.
Во внимание исследователей попала гигантская эллиптическая галактика М87, расположенная на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас. Сверхмассивная чёрная дыра в её центре в 6,5 миллиарда раза тяжелее Солнца. Наблюдения за галактикой ведутся уже давно: исходящую из её центра релятивисткую струю, или джет, удалось обнаружить ещё в 1918 году.
В своей работе учёные проанализировали данные за период с 2000 по 2022 год, полученные с более чем 20 радиотелескопов по всему миру. Прежде всего исследователей интересовал вопрос передачи энергии между чёрной дырой, окружающим её аккреционным диском и джетом.
Согласно ведущей теории, высокая энергия джета извлекается из вращения чёрной дыры. Последняя воздействует на окружающий её аккреционный диск таким образом, что заставляет вещество вытягиваться вдоль оси вращения.
Именно это удалось обнаружить учёным: повторяющийся 11-летний цикл прецессионного движения джета с амплитудой около 10 градусов. Такая динамика напрямую связывается с вращением сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики — явлением, которое ранее астрономам наблюдать не удавалось.
Несмотря на важность этого открытия, новая работа ставит перед учёными ещё больше вопросов: структура аккреционного диска и точная величина вращения сверхмассивной чёрной дыры M87 до сих пор остаются весьма неопределёнными.