Международная исследовательская группа, состоящая из ученых из 58 научно-исследовательских институтов, измерила вращение сверхмассивной черной дыры, то есть скорость ее вращения вокруг своей оси. В группу исследователей вошли польские астрономы из нескольких институтов нашей страны.
Исследуемый объект представлял собой сверхмассивную черную дыру в квазаре OJ 287, расположенном на расстоянии 3,5 миллиарда световых лет от нас. Черная дыра в центре этого квазара в 18 миллиардов раз больше массы Солнца. Его определенная скорость вращения составляет одну треть от максимального значения, допускаемого общей теорией относительности, и описываемого так называемого Параметр Керра.
Чтобы собрать данные для анализа, ученые запустили масштабную наблюдательную кампанию с участием более 20 оптических телескопов. Кампанию координировал проф. Станислав Зола из Астрономической обсерватории Ягеллонского университета. Наблюдения вели более 50 человек из Японии, Южной Кореи, Индии, Турции, Греции, Финляндии, Германии, Великобритании, Испании, США, Мексики и Польши, в том числе любители астрономии, имевшие собственные телескопы, оснащенные ПЗС-камерами. Кроме того, наблюдения велись также с помощью рентгеновского телескопа Swift, находящегося в космосе и принадлежащего НАСА.
В случае с Польшей в кампании участвовали наблюдатели из Педагогического университета (Сухорская обсерватория), Астрономической обсерватории Ягеллонского университета, а также аспирант из Зелена-Гура, который проводил наблюдения в Сухоре и удаленно в Турции.
Помимо текущих наблюдений, удалось также собрать много архивных данных, ведь квазар очень близко подходит к траектории Солнца при движении по небесной сфере (если смотреть с Земли), и именно в этой области различные поиск проектов астероидов и комет, благодаря которым доступны фотометрические данные уже более 100 лет.
Что известно о квазаре? Анализ данных показывает, что для объекта OJ 287 характерны почти периодические всплески (осветления) в видимом диапазоне, которые происходят примерно каждые 12 лет, начиная с 1981 года. Последние наблюдательные данные дополнительно показывают наличие двух пиков во время уярчения.
Было принято решение разработать модель, объясняющую наблюдаемые эффекты. Этим занималась группа под руководством проф. Маури Валтонен из Университета Турку, Финляндия. Разработанная модель предполагает, что мы имеем дело с двумя сверхмассивными черными дырами, различающимися по массе. Одна из них в 18 миллиардов раз больше массы Солнца и окружена аккреционным диском, состоящим из вещества, постепенно падающего на черную дыру. Второй, с другой стороны, гораздо менее массивен, имеет «всего» 150 миллионов солнечных масс и вращается вокруг своего более массивного компаньона. Благодаря указаниям модели с учетом общей теории относительности можно предсказать, когда должно произойти двойное поярчение.
Цель наблюдательной кампании состояла в том, чтобы проверить, сбудутся ли эти прогнозы. Оказалось, что так оно и есть — поярчание началось примерно 18 ноября 2015 года и достигло максимума 4 декабря 2015 года. Определение момента вспышки позволило определить спин более массивной из черных дыр.
Публикация в The Astrophysical Journal Letters также указывает, что наблюдения подтвердили, что потеря системой орбитальной энергии согласуется с общей теорией относительности с точностью до 2 процентов. Это означает, что общая теория относительности была проверена именно с такой ошибкой.
Вот список польских авторов публикации: Станислав Зола (ОА Ягеллонского университета и Астрономической обсерватории в Сухоре), Бартломей Дембски (ОА Ягеллонского университета), Марек Дрождж (Астрономическая обсерватория в Сухоре), Вальдемар Оздоза (Астрономическая обсерватория в Сухоре), Михал Сивак (Астрономическая обсерватория в Сухоре)), Михал Жеймо (Институт астрономии Зелёногурского университета). В список также входит Тома Томов, болгарин, работающий в Астрономическом центре NCU.
Наконец, стоит отметить, что наблюдательная кампания все еще продолжается, и в настоящее время в ней участвуют 12 телескопов из институциональных обсерваторий и несколько энтузиастов астрономии. Модель предсказывает, что новые вспышки квазаров должны произойти в 2019 и 2022 годах.