Астрономы впервые измерили скорость вращения чёрной дыры благодаря уничтожению звезды

Приливные разрушения звёзд чёрными дырами – события драматичные и очень яркие. А также весьма полезные для науки. Приблизившись на критическое расстояние к чёрной дыре, звезда разрывается на части. Вещество из неё растягивается в аккреционный диск, который окружает чёрную дыру и ярко излучает во многих диапазонах электромагнитного спектра.

Однако звёзды могут приближаться на опасную дистанцию к чёрным дырам с разных сторон, поэтому сформированный аккреционный диск поначалу не обязательно ориентирован по вращению чёрной дыры. Некоторое время он колеблется, словно раскачиваясь, пока не стабилизируется или не исчезнет.

Астрономы из Массачусетского технологического института (MIT) решили использовать эти колебания, чтобы измерить скорость вращения чёрной дыры, которое оказывает непосредственное влияние на раскачивание диска. Также для этого нужно знать массу чёрной дыры.

Подходящий объект подвернулся на расстоянии около миллиарда световых лет. В 2020 году несколько обсерваторий зафиксировали приливное разрушение звезды в далёкой галактике. Яркая вспышка в рентгеновском диапазоне получила название AT2020ocn. Затем всплески излучения наблюдались с интервалом в 15 дней. Он был вызван как раз вращением колеблющегося аккреционного диска.

Учёные наблюдали за ним в течение 200 дней. Им удалось измерить массу чёрной дыры, которая оказалась в 2,5 миллиона раз массивнее Солнца. Эти сведения вкупе с характеристиками вращения диска позволили оценить скорость вращения чёрной дыры. Она составляет примерно четверть от скорости света.

Отдельно это значение мало о чём говорит. Однако астрономов обнадёживает возможность применения этой методики к изучению большой популяции чёрных дыр. Они рассчитывают собрать много информации о скорости вращения разных объектов, чтобы лучше понять их эволюцию и механизмы роста. Ведь при поглощении звёзд или слиянии с другими чёрными дырами скорость вращения должна меняться.