Виберіть будь-який об’єкт у Всесвіті, і він, ймовірно, обертається. Астероїди перекидаються один на інший, планети та супутники обертаються навколо своїх осей, і навіть чорні діри обертаються. І для всього, що обертається, є максимальна швидкість, з якою воно може обертатися. Чорна діра в нашій галактиці обертається майже з максимальною швидкістю.
Для таких об’єктів, як Земля, максимальна швидкість обертання визначається її поверхневою силою тяжіння. Вага, яку ми відчуваємо, стоячи на Землі, виникає не лише через гравітаційне тяжіння Землі. Гравітація тягне нас до центру нашого світу, але обертання Землі також має тенденцію відкидати нас назовні від Землі. Ця «відцентрова» сила невелика, але це означає, що ваша вага на екваторі трохи менша, ніж на північному чи південному полюсі.
З нашою 24-годинною добою різниця у вазі між екватором і полюсом становить лише 0,3%. Але 10-годинний день Сатурна означає, що різниця становить 19%. Настільки, що Сатурн трохи вигинається назовні на своєму екваторі. Тепер уявіть планету, яка обертається так швидко, що різниця становить 100%. У цей момент гравітаційне тяжіння планети та її відцентрова сила на екваторі зникнуть.
Якби світ обертався швидше, він би розлетівся. Ймовірно, він розлетиться на частини з ще меншою швидкістю обертання, але це, очевидно, максимальна швидкість обертання. З чорними дірами все трохи інакше. Чорні діри не є об’єктами з фізичною поверхнею. Вони не зроблені з матеріалу, який міг би розлетітися. Але вони все одно мають максимальну швидкість обертання.
Чорні діри визначаються своєю величезною гравітацією, яка спотворює простір і час навколо них. Горизонт подій чорної діри позначає точку неповернення для сусідніх об’єктів, але це не фізична поверхня. Обертання чорної діри також визначається не обертанням фізичної маси, а скоріше скручуванням простору-часу навколо чорної діри. Коли такі об’єкти, як Земля, обертаються, вони дуже злегка скручують простір навколо себе. Це ефект, відомий як перетягування кадру.
Оберт чорної діри визначається цим ефектом перетягування кадру. Чорні діри обертаються без фізичного обертання матерії, просто спотворена просторово-часова структура. Це означає, що існує верхня межа цього обертання через притаманні властивості простору та часу.
У рівняннях загальної теорії відносності Ейнштейна обертання чорної діри вимірюється величиною, відомою як a, де А має бути від нуля до одиниці. Якщо чорна діра не має спіну, то А = 0, а якщо вона має максимальне обертання, то А = 1.
Це підводить нас до нового дослідження обертання надмасивної чорної діри в нашій галактиці. Команда переглянула радіо- та рентгенівські спостереження чорної діри, щоб оцінити її обертання. Через перетягування простору-часу поблизу чорної діри спектри світла від матеріалу поблизу неї спотворюються. Спостерігаючи за інтенсивністю світла на різних довжинах хвиль, команда змогла оцінити величину обертання.
Вони виявили, що значення А для нашої чорної діри становить від 0,84 до 0,96, що означає, що вона обертається неймовірно швидко. У верхньому діапазоні розрахункового обертання він обертатиметься майже з максимальною швидкістю. Це навіть вище, ніж параметр обертання чорної діри в M87, де А оцінюється між 0,89 і 0,91. Джерело