Возьмите любой объект во Вселенной, и он, вероятно, вращается. Астероиды кувыркаются, планеты и луны вращаются вокруг своих осей, и даже вращаются черные дыры. А для всего, что вращается, существует максимальная скорость, с которой оно может вращаться. Черная дыра в нашей галактике вращается почти с такой максимальной скоростью.
Для таких объектов, как Земля, максимальная скорость вращения определяется силой тяжести на ее поверхности. Вес, который мы ощущаем, стоя на Земле, обусловлен не только гравитационным притяжением Земли. Гравитация тянет нас к центру нашего мира, но вращение Земли также имеет тенденцию отбрасывать нас от Земли. Эта «центробежная» сила крошечна, но она означает, что ваш вес на экваторе лишь немного меньше, чем на северном или южном полюсе.
При нашем 24-часовом дне разница в весе между экватором и полюсом составляет всего 0,3%. Но 10-часовой день Сатурна означает, что разница составляет 19%. Настолько сильно, что Сатурн немного выгибается наружу на экваторе. А теперь представьте себе планету, вращающуюся так быстро, что разница составила 100%. В этот момент гравитационное притяжение планеты и ее центробежная сила на экваторе уравновесятся. Если бы мир вращался быстрее. оно разлетелось бы на части. Скорее всего, он разлетелся бы на части при еще меньшей скорости вращения, но это явно максимальная скорость вращения.
С черными дырами дела обстоят немного иначе. Черные дыры не являются объектами с физической поверхностью. Они не сделаны из материала, который может разлететься. Но у них всё равно есть максимальная скорость вращения. Черные дыры характеризуются огромной гравитацией, которая искажает пространство и время вокруг них. Горизонт событий черной дыры отмечает точку невозврата для близлежащих объектов, но это не физическая поверхность.
Вращение черной дыры также определяется не вращением физической массы, а скорее скручиванием пространства-времени вокруг черной дыры. Когда такие объекты, как Земля, вращаются, они очень слегка скручивают пространство вокруг себя. Это эффект, известный как перетаскивание кадра. Вращение черной дыры определяется эффектом перетаскивания кадров. Черные дыры вращаются без физического вращения материи, являясь лишь искривленной структурой пространства-времени. Это означает, что существует верхний предел этого вращения, обусловленный присущими пространству и времени свойствами. В уравнениях общей теории относительности Эйнштейна вращение черной дыры измеряется величиной, известной как агде а должно быть между нулем и единицей. Если черная дыра не имеет спина, то а = 0, а если она находится на максимальном вращении, то а = 1.
Это подводит нас к новому исследованию вращения сверхмассивной черной дыры в нашей галактике. Команда изучила радио- и рентгеновские наблюдения черной дыры, чтобы оценить ее вращение. Из-за перетаскивания пространства-времени вблизи черной дыры спектры света от материала вблизи нее искажаются. Наблюдая за интенсивностью света на различных длинах волн, команда смогла оценить величину вращения. Они обнаружили, что а значение нашей черной дыры составляет от 0,84 до 0,96, что означает, что она вращается невероятно быстро. В верхнем диапазоне предполагаемого вращения он будет вращаться почти с максимальной скоростью. Это даже выше, чем параметр вращения черной дыры в M87, где а оценивается в пределах от 0,89 до 0,91.
Ссылка: Дейли, Рут А. и др. «Новые значения вращения черной дыры для Стрельца A*, полученные с помощью метода оттока». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества (2023): stad3228.
