Гравитационная линза помогла измерить вращение черной дыры

Астрофизики из Мичиганского университета смогли измерить скорость вращения сверхмассивной черной дыры, удаленной от Земли на шесть миллиардов световых лет. Сделать это удалось благодаря необычной гравитационной линзе, которая усилила и «размножила» излучение окружающего дыру вещества. Работа ученых опубликована в журнале Nature, кратко о ней можно прочитать там же в редакционной статье.

Объектом исследования стал квазар RXJ1131-1231, расположенный в созвездии Кратера. Квазарами называют мощные источники излучения, которые образуются в результате падения вещества на черную дыру. В ходе этого падения образуется закрученный аккреционный диск а также джеты — потоки вещества и излучения, выбрасываемые перпендикулярно диску.

Чтобы установить скорость вращения черной дыры, ученым пришлось вычленить из всего излучения квазара только отражательную компоненту. В этом отраженном от аккреционного диска излучении есть рентгеновские спектральные линии (железа), по сдвигу которых можно установить степень искажения пространства вблизи горизонта событий. Однако «поймать» эти линии для настолько далеких квазаров до сих не удавалось.

Успех мичиганских физиков объясняется тем, то на пути излучения квазара находится галактика, которая выступила в роли гравитационной линзы. Она усилила излучение RXJ1131-1231 и превратила его в четыре разных источника. Оказалось, что эта древняя (возраст Вселенной всего вдвое больше) черная дыра вращается неожиданно быстро — на верхней границе теоретически предсказанного значения.

Вращающаяся черная дыра, согласно теории относительности, «закручивает» окружающее пространство, поэтому, зная степень этой «закрученности», можно измерить скорость ее вращения. Эта скорость, в свою очередь, важна для понимания того, как черная дыра образовалась: считается, что высокая скорость говорит о том, что вещество дыра поглощала редко, но большими порциями. Низкая скорость вращения, наоборот, является свидетельством случайного характера «питания» веществом.