Ученые измерили скорость вращения далекой сверхмассивной черной дыры

Завершившаяся недавно наблюдательная кампания, в которой принимало участие свыше двух десятков оптических телескопов и космический телескоп «Свифт» НАСА, позволила команде астрономов с высокой точностью измерить скорость вращения одной из самых массивных черных дыр во Вселенной. Скорость вращения этой черной дыры составляет одну треть от максимальной скорости вращения, допускаемой в рамках Общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна. Эта черная дыра массой в 18 миллиардов солнечных масс лежит в центре квазара под названием OJ287, который расположен на расстоянии 3,5 миллиарда световых лет от Земли. Квазизвездные радиоисточники, или квазары, являются яркими ядрами далеких галактик, которые излучают большие количества электромагнитной энергии, поставляемой с материей, падающей на черную дыру.

В 2010 г. астрономы во главе с профессором Маури Валтонен из Университета Турку, Финляндия, разработали модель, которая требует, чтобы квазар OJ287 включал две разные по массам черные дыры. Такая модель оказалась способной объяснить данные наблюдений этого квазара, демонстрирующие квазипериодические оптические вспышки с интервалом примерно 12 лет и наличие двойных пиков светимости при этих вспышках. Согласно этой модели система включает массивную черную дыру с аккреционным диском (газопылевым диском, формирующимся при падении материи на черную дыру) и сравнительно небольшую черную дыру-компаньона, обращающуюся вокруг неё. При прохождении черной дыры меньшей массы сквозь аккреционный диск, расположенный вокруг более массивной черной дыры, возникают яркие вспышки. Ось орбиты менее массивной черной дыры прецессирует.

На основе этой модели, Валтонен и его команда сделали в 2010 г. предсказание, согласно которому очередная вспышка на этом квазаре должна была произойти в ноябре 2015 г. Недавно исследователям удалось полностью подтвердить свои предсказания – вспышка началась 18 ноября 2015 г. и достигла максимума яркости 4 декабря 2015 г. Измерение параметров развития во времени этой яркой вспышки позволило точно определить скорость вращения более крупной по размерам черной дыры, которая оказалась равной одной трети максимальной скорости вращения черной дыры, допускаемой положениями ОТО.

Исследование вышло в журнале Astrophysical Journal.