Как измерить скорость вращения объекта, у которого нет поверхности? И который в принципе с натяжкой можно назвать объектом. На первый взгляд, крайне затруднительно, но именно с такой проблемой сталкиваются астрофизики, изучающие чёрные дыры. И только что в их арсенале появился новый метод: по тому, как чёрная дыра, а точнее — её аккреционный диск, ведёт себя во время очередного «приёма пищи».
Чёрные дыры находятся в постоянном поиске «жертв». Но сверхмассивным в этом плане удобнее: новая материя для поглощения сама стекается к ним, удобно расположенным в центрах галактик. Каждое пиршество сопровождается мощнейшим выбросом энергии, который, разумеется, не может не затронуть аккреционный диск — бешено вращающийся вокруг черной дыры ореол из раскалённой материи. А что, если по этому диску можно рассчитать скорость вращения самого сверхмассивного объекта?
Именно так и поступила международная команда астрономов. Наблюдая за питанием огромной чёрной дыры и наступающими вслед за этим колебаниями диска, они установили, что гигант в одном миллиарде световых лет от нас вращается на удивление медленно.
Когда звезда или другой объект, обладающий массой, падает на горизонт событий — он вовсе не обязательно делает это в плоскости вращения чёрной дыры. А значит, при его поглощении на какое-то время возникает диссонанс — вибрация, вызванная конфликтом двух гравитационных полей, что приводит к «вздрагиванию» аккреционного диска. И эту «дрожь» вполне можно уловить.
Достаточно долгое время астрономы находились в ожидании, пока наконец в далёкой галактике, отделённой от нас тремястами тысячами парсек, не произошла вспышка, известная как AT2020ocn. Вскоре было установлено, что исходит она от сверхмассивной чёрной дыры, которая в этот момент как раз поглотила нечто тяжёлое. Астрономы нацелили на источник вспышки рентгеновский телескоп NICER (расположенный на МКС) и внимательно следили за ним в течение 200 дней.
Затем наступил черёд анализа, который показал, что рентгеновское излучение ритмично выходило на пик каждые 15 дней, пока не угасло. Единственным объяснением этого явления может быть вращение чёрной дыры, в ходе которого поток излучения каждые две с небольшим недели оказывается направленным прямо на Землю, а затем снова «отворачивается».
После этого делом техники стало совместить наблюдаемый факт с классической теорией прецессии Ленса-Тирринга, описывающей гравитационные возмущения вблизи сверхтяжёлых объектов. Основываясь на известных данных о чёрной дыре и её жертве (довольно крупной звезде), астрофизики получили скорость вращения дыры — около 25% от скорости света.
Для сверхмассивного гиганта в центре галактики вращение оказалось на удивление неторопливым. Но, тем не менее, первая попытка измерения скорости вращения чёрной дыры с помощью нового метода оказалась вполне успешной. Значение данного научного прорыва трудно переоценить, особенно в свете других недавних успехов в изучении физики чёрных дыр — например, постепенном раскрытии механизмов их происхождения.