Najnowsze badania opublikowane w czasopiśmie Nature dostarczyły przekonujących dowodów na rotację supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum pobliskiej galaktyki radiowej M87. Pod przewodnictwem dr. CUI Yuzhu i wykonane przez międzynarodowy zespół naukowców, badanie wykorzystało radioteleskopy z całego świata, aby dokonać tego ekscytującego odkrycia.

M87, położona 55 milionów lat świetlnych od Ziemi, zawiera potężną czarną dziurę, która ma około 6,5 miliarda razy większą masę niż Słońce. Jedną z intrygujących cech galaktyki jest jej oscylujący strumień, poruszający się w górę i w dół na amplitudę około 10 stopni.

Zespół dokładnie przeanalizował dane teleskopów obejmujące lata 2000-2022 i odkrył cykliczny okres 11 lat w ruchu precesyjnym podstawy strumienia. To odkrycie zgadza się z przewidywaniami Einsteina dotyczącymi Ogólnej Teorii Względności, która stwierdza bezpośrednią zależność między dynamicznym zachowaniem strumienia a rotacją centralnej supermasywnej czarnej dziury.

Analiza wykazała, że oś rotacji dysku akrecyjnego, dysku materii spiralującego wokół czarnej dziury, jest odchylona od osi rotacji czarnej dziury. To odchylenie powoduje ruch precesyjny strumienia i stanowi wyraźne dowody na to, że czarna dziura supermasywna w M87 faktycznie się kręci.

Współautor badania, dr CUI Yuzhu, wyraził swoje entuzjazmy na temat wyników, podkreślając znaczenie gromadzenia danych o wysokiej rozdzielczości przez dwie dekady, aby osiągnąć ten rezultat. Potwierdzenie rotacji czarnej dziury daje pewność naukowcom, którzy badali czarną dziurę M87, szczególnie po sukcesie uchwycenia jej obrazu za pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń.

M87 ma znaczenie historyczne w astronomii, ponieważ to tam w 1918 roku zidentyfikowano pierwszy obserwowalny strumień astrofizyczny. Jej względna bliskość Ziemi umożliwiła naukowcom szczegółowe badanie regionów tworzenia się strumienia w pobliżu czarnej dziury.

Supermasywne czarne dziury, takie jak ta w M87, są znane jako niezwykle agresywne obiekty, które mogą akumulować duże ilości materiału i wytwarzać potężne strumienie plazmy. Te strumienie podróżują z prędkościami bliskimi prędkości światła i rozciągają się tysiące lat świetlnych w przestrzeni. Rotacja czarnej dziury odgrywa kluczową rolę w tym procesie, wydobywając energię z czarnej dziury i wypychając otaczający materiał z dużą siłą.

Rotacja czarnej dziury również wpływa na przestrzeń-czas wokół niej, powodując, że bliskie obiekty są wciągane wzdłuż jej osi obrotu, zjawisko znane jako „efekt przeciążenia”. Ten efekt przyczynia się do ruchu precesyjnego strumienia i stanowi niezbity dowód rotacji czarnej dziury.

Badanie obejmowało ponad 20 teleskopów z całego świata, w tym chińskie radioteleskopy Tianma o średnicy 65 metrów i Xinjiang o średnicy 26 metrów, znane ze swojej wysokiej czułości i kątowej rozdzielczości. Przyszłe wkłady są oczekiwane ze strony radioteleskopu Shigatse o średnicy 40 metrów, obecnie w budowie, który poprawi możliwości obrazowania dla obserwacji w zakresie podmilimetrowej.

Mimo że ta badania dostarczyły istotnych spostrzeżeń, wciąż pozostają niewyjaśnione pytania dotyczące struktury dysku akrecyjnego i dokładnej rotacji czarnej dziury M87. Naukowcy przewidują odkrycie kolejnych źródeł o podobnych konfiguracjach, co poszerzy naszą wiedzę na temat supermasywnych czarnych dziur.

Źródła: Nature, Zhejiang Lab, Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii