Во Вселенной вращение — явление весьма распространенное. Галактики, звезды, планеты, астероиды — все, что мы можем представить, вращается вокруг своих осей. Эта, казалось бы, неизменная характеристика природы касается даже черных дыр. Но не все так просто.
Каждый материальный объект во Вселенной имеет свою максимальную скорость вращения. Она не только определяет, как быстро объект может двигаться, но и влияет на его структуру и физические свойства. Например, благодаря высокой и стабильной скорости вращения пульсары являются своеобразными космическими маяками, которые стали удобным инструментом для навигации. Но все становится особенно интересным, когда дело доходит до вращения черных дыр.
Максимальная скорость вращения
Попробуем в этом разобраться на примере нашей планеты. Гравитация тянет нас к ее центру, но само вращение Земли имеет тенденцию «отбрасывать» нас от нее, создавая так называемую центробежную силу. Эта сила очень слабая, но даже она влияет на наш вес, который на экваторе немного меньше, чем на полюсах, и эта разница составляет всего 0,3%.
Но давайте сравним это с Сатурном. На этом газовом гиганте сутки длятся всего 10 часов, поэтому разница в силе тяжести между его экватором и полюсом составляет невероятные 19%. Он буквально сжимается с полюсов из-за своей высокой скорости вращения.
А что, если бы существовала планета, вращающаяся настолько быстро, что разница в силе тяжести на экваторе и полюсе равнялась бы 100%? В этом случае гравитация и центробежная сила уравнялись бы, и такую планету буквально разорвало бы на куски.
Вращение черных дыр
Эта концепция максимальной скорости вращения имеет важное значение, когда речь идет о черных дырах. Они отличаются от обычных объектов, поскольку не имеют физической поверхности, но все равно имеют свою максимальную скорость вращения. Черные дыры характеризуются гигантской гравитацией, искривляющей пространство и время вокруг них. Горизонт событий определяет точку невозврата для всего, что его пересекает, но это не физическая поверхность.
Вращение черной дыры обусловлено не движением ее физической массы, а искривлением пространства-времени вокруг нее. Даже когда объекты, подобные Земле, вращаются, они лишь незначительно его искривляют — это известно как эффект frame-dragging. Вращение черных дыр измеряется величиной a, которая может варьироваться от 0 до 1 в уравнениях Общей теории относительности Эйнштейна. Если черная дыра не вращается, то a=0, иначе она может достигать значений, близких к единице.
Измерение скоростей
Недавно было проведено исследование вращения сверхмассивной черной дыры в нашей Галактике. Для этого ученые проанализировали наблюдения в рентгеновском и радиодиапазонах.
Благодаря искривлению пространства-времени в ближайшей окрестности черной дыры спектры излучения объектов, находящихся вблизи нее, меняются. Путем анализа интенсивности света на разных длинах волн команда ученых установила, что величина a для черной дыры Стрелец А* лежит в пределах от 0,84 до 0,96. Это свидетельствует о том, что она вращается невероятно быстро, приближаясь к максимальной возможной физической скорости вращения.
Это значение даже превышает спиновый параметр черной дыры M87*, для которой a оценивается в диапазоне между 0,89 и 0,91. Такое исследование помогает раскрыть природу и свойства черных дыр, остающихся одной из самых больших загадок Вселенной.
Ранее мы рассказывали о том, что такое черные дыры и как они возникают.
По материалам sciencealert.com
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
