Gozba koju je progutala supermasivna crna rupa udaljena milijardu svetlosnih godina od Zemlje otkrila je koliko brzo se ta crna rupa okreće oko svoje ose.
Promene u bljesku svetlosti dok se crna rupa budila i hranila stvorene su diskom materijala koji se vrtio i ljuljao – i to kolebanje nam je dalo brzinu okretanja crne rupe u njenom centru, kaže tim koji predvodi astrofizičar Dheeraj Pasham sa Tehnološkog instituta u Masačusetsu (MIT).
Ovo je prvi put da su naučnici uspeli da izračunaju brzinu okretanja crne rupe na osnovu njenog kolebajućeg akrecionog diska – dajući nam novi alat za razumevanje najčudnijih, najgušćih poznatih objekata u Univerzumu.
Koliko brzo se vrteo? Manje od 25 procenata brzine svetlosti. To je prilično sporo, za crnu rupu. Sam po sebi, to nije neverovatno koristan broj – ali implikacije mogućnosti da ga uopšte pronađete su prilično uzbudljive.
„Proučavanjem nekoliko sistema u narednim godinama ovom metodom“, kaže Pašam, „astronomi mogu da procene ukupnu distribuciju okretanja crne rupe i razumeju dugotrajno pitanje kako se one razvijaju tokom vremena.
Supermasivne crne rupe su levijatani koji vrebaju u srcima galaksija. Milioni do milijarde puta veći od mase Sunca, ovi masivni objekti su gravitaciona čvorišta koja pomažu u povezivanju galaksija i igraju značajnu ulogu u njihovoj evoluciji. Oni takođe imaju niz ponašanja, od mirnih do briljantno aktivnih, koji sijaju kroz prostor-vreme sa nekim od najsjajnijih bljeskova svetlosti proizvedenih u Univerzumu.
Tu svetlost ne proizvodi sama crna rupa: njihova gustina je toliko velika da je brzina potrebna da se izbegne njihovo gravitaciono zadržavanje veća od brzine svetlosti u vakuumu. Umesto toga, svetlost dolazi od materijala koji se vrti oko njih dok se unosi: debeli torus koji okružuje disk koji se uliva u crnu rupu, poput vode koja ide u odvod.
2020. astronomi su uočili nešto intrigantno. U galaksiji udaljenoj oko milijardu svetlosnih godina, ranije mirna crna rupa iznenada je proizvela ogromnu bljesak svetlosti, nazvan AT2020ocn. Podaci dobijeni od teleskopa koji su se nalazili na tom delu neba otkrili su da je najverovatniji uzrok bio poremećaj plime i oseke – prilično sanitarni naziv za nasilnu gravitaciono (plimnu) evisceraciju (poremećaj) crnom rupom zvezde u prolazu.
Dok se zvezda razdvaja, njena raskomadana creva formiraju usijani disk oko zvezde. I pošto zvezda može da se približi crnoj rupi iz bilo kog pravca, taj disk može biti pogrešno poravnat sa okretanjem crne rupe. Ovo može da stvori kolebanje, ili precesiju, dok je crna rupa vuče u poravnanje sa svojim okretanjem – pomalo kao da Ojlerov disk pada u poziciju.
Pošto su kolebanje i okretanje povezani, teoretiziralo se da bi prvo moglo biti način za mjerenje drugog.
„Ali ključ je bio imati ispravna zapažanja“, kaže Pašam. „Jedini način na koji to možete da uradite je da čim dođe do poremećaja plime i oseke, potrebno je da dobijete teleskop da posmatra ovaj objekat neprekidno, veoma dugo, tako da možete da ispitate sve vrste vremenskih okvira, od minuta mesecima“.
Imamo instrumente koji skeniraju nebo tražeći stvari koje se iznenada zasvetle, tako da smo uspeli da uhvatimo AT2020ocn dovoljno rano. Zatim su Pašam i njegove kolege nastavili da posmatraju i nadgledaju galaksiju koja je tek planula, dovoljno rano u njenom izbijanju da uhvate precesiju diska pre nego što se smiri.
Otkrili su da je galaksija sijala u rendgenskim zracima svakih 15 dana ili tako neko vreme, pre nego što je popustila, što su povezali sa precesijom diska. Kada su ovo kombinovali sa procenjenom masom crne rupe – oko 2,5 miliona puta većom od mase Sunca – mogli su da izračunaju kojom brzinom se crna rupa okreće.
Sami po sebi, ovi podaci nam govore samo o jednoj crnoj rupi, ali tehnika je zaista kul deo. Događaji poremećaja plime i oseke se dešavaju dovoljno često da bismo, ukoliko bismo mogli da ih uhvatimo i pratimo pomoću instrumenata kao što je predstojeća Rubinova opservatorija, mogli da sastavimo mapu distribucije različitih okretaja koja će nam omogućiti da saznamo više o tome kako se crne rupe ponašaju. i menjaju se tokom vremena.
„Okret supermasivne crne rupe govori vam o istoriji te crne rupe“, kaže Pašam. „Čak i ako mali deo onih koje Rubin uhvati ima ovakvu vrstu signala, sada imamo način da izmerimo okretanje stotina TDE. Tada bismo mogli da damo veliku izjavu o tome kako se crne rupe razvijaju tokom starosti Univerzuma. “
Istraživanje je objavljeno u časopisu Priroda.
