Мессье 87 — гигантская эллиптическая галактика, расположенная на расстоянии около 53 миллионов световых лет в созвездии Девы. В апреле 2019 года астрономы из коллаборации Event Horizon Telescope (EHT) опубликовали потрясающие изображения M87, сверхмассивной черной дыры в центре Мессье 87. Известно, что M87 имеет аккреционный диск, который подает вещество в черную дыру и релятивистский джет. Теперь M87 дала еще одно открытие: было подтверждено, что струя, вылетающая из черной дыры, колеблется, что является прямым доказательством того, что M87 вращается. Исследование опубликовано в журнале Nature.
«Сверхмассивные черные дыры, монстры, которые в миллиарды раз тяжелее Солнца и пожирают все вокруг, включая свет, трудно изучать, потому что никакая информация не может ускользнуть изнутри», — сказал доктор Юйчжу Цуй, астроном из Чжэцзянской лаборатории и Национальная астрономическая обсерватория Японии (NAOJ) и коллеги. «Теоретически, существует очень мало свойств, которые мы можем даже надеяться измерить. Одним из свойств, которые можно было бы наблюдать, является вращение, но из-за связанных с этим трудностей прямых наблюдений вращения черной дыры не проводилось».
В ходе исследования астрономы точно проследили долгосрочную эволюцию джета вблизи M87.
Они проанализировали 170 интерферометрических изображений струи с очень длинной базой, полученных с помощью Восточноазиатской сети VLBI (EAVN) и массива со сверхдлинной базой (VLBA) в период с 2000 по 2022 год.
Их результаты показывают, что гравитационные взаимодействия между аккреционным диском и вращением черной дыры заставляют основание струи колебаться или прецессировать, почти так же, как гравитационные взаимодействия внутри Солнечной системы вызывают прецессию Земли.
Авторы успешно связали динамику джета с центральной сверхмассивной черной дырой, предоставив прямое доказательство того, что черная дыра действительно вращается.
Направление струи меняется примерно на 10 градусов с периодом прецессии 11 лет, что соответствует теоретическому моделированию суперкомпьютера.
«Мы в восторге от этого важного открытия», — сказал доктор Цуй.
Ученые пояснили, что, поскольку смещение между черной дырой и диском относительно невелико, а период прецессии составляет около 11 лет, для достижения этого достижения были необходимы данные с высоким разрешением, отслеживающие структуру за два десятилетия, и тщательный анализ.
После успеха получения изображения черной дыры в этой галактике с помощью EHT вопрос о том, вращается ли эта черная дыра или нет, стал главным вопросом для ученых», — сказал доктор Казухиро Хада, астроном из NAOJ. «Теперь ожидание превратилось в уверенность. Эта чудовищная черная дыра действительно вращается».
«Наши данные наблюдений прекрасно соответствуют простой синусоидальной кривой, что приносит нам новые достижения в нашем понимании черной дыры и струйной системы», — сказал доктор Мотоки Кино, астроном из Университета Когакуин.