Astronomer har fundet det første direkte bevis på, at et sort hul roterer, hvilket igen bekræfter Einsteins relativitetsteori. Opdagelsen blev gjort ved at studere de kraftige stråler af energi, der udsendes af et sort hul på størrelse med solsystemet i centrum af den nærliggende galakse Messier 87. Dette sorte hul, kaldet M87, er det mest undersøgte til dato og det første, der er direkte afbildet i 2019.
Astrofysikere har længe forudsagt, at sorte huller roterer, men indtil nu har kompleksiteten i at visualisere rummonstre gjort det svært at skaffe beviser. Forskerne offentliggjorde deres resultater den 27. september i tidsskriftet Nature.
"Efter succesfuld afbildning af et sort hul i denne galakse ved hjælp af Event Horizon-teleskopet (EHT), spørgsmålet om, hvorvidt dette sorte hul roterer eller ej, er blevet et stort problem for videnskabsmænd," sagde Kazuhiro Hada, en astronom ved National Astronomical Observatory of Japan, i en erklæring. ”Nu er forventningen blevet til selvtillid. Dette gigantiske sorte hul spinder virkelig."
Sorte huller har et så stærkt gravitationstræk, at intet (ikke engang lys) kan slippe ud af deres mund, men det betyder ikke, at de ikke kan ses. Det skyldes, at aktive sorte huller er omgivet af tilvækstskiver - enorme faner af materiale revet fra gasskyer og stjerner, der opvarmes til rødglødende temperaturer ved friktion, mens de spirerer ind i det sorte huls mund.
Noget af dette materiale udstødes og danner to stråler af varmt materiale, der bevæger sig med 99,9 % af lysets hastighed omkring en tiendedel af tiden. Hvordan sorte huls jetfly får den massive energi, de har brug for til at gøre dette, er fortsat et mysterium, men fysikere brugte Einsteins generelle relativitetsteori til at foreslå, at materialet kunne få det fra rummonstrenes magnetfelter, hvis de snurrer hurtigt rundt om deres akser.
Sorte huller fik sandsynligvis noget af deres spin fra deres tidligste dage som stjerner, der, da de pludselig kollapsede indad, blev som skøjteløbere, der strækker deres arme for at snurre hurtigere. Over tid voksede denne rotation sandsynligvis hurtigere på grund af virkningen af tilstrømningen af stof fra stjerner revet fra hinanden af sorte huller eller fra katastrofale kollisioner med andre massive objekter.
På jagt efter en forklaring på denne undvigende rotation vendte astronomerne sig til det supermassive sorte hul M87, et enormt hul i rum-tid, der bruger sin masse (6,5 milliarder gange Solens) til at trække en hel galakse mod sig selv.
Ved at studere M87* med et globalt netværk af radioteleskoper fra 2000 til 2022 fandt astronomer ud af, at det sorte huls jetfly tikkede frem og tilbage som en metronom, der markerer en 11-årig cyklus. Dette viste, at det sorte hul præcesserer, eller vakler, på sin akse, mens det drejer, som en snurretop.
"Vi er begejstrede for denne vigtige opdagelse," sagde hovedstudieforfatter Cui Yuzhu, en astronom ved Zhejiang Laboratory i Hangzhou, Kina, i en erklæring. "Fordi adskillelsen mellem det sorte hul og disken er relativt lille, og præcessionsperioden er omkring 11 år, er akkumuleringen af højopløsningsdata, der sporer strukturen af M87 over to årtier, og omhyggelig analyse afgørende for at opnå denne præstation."
Ud over endnu en bekræftelse af Einsteins teori rejser opdagelsen af et sort huls spin en række interessante spørgsmål. Blandt dem er dem, der er relateret til, hvilke katastrofale begivenheder der kunne have forårsaget den hurtige rotation, såvel som muligheden for at opdage fotonkugler - en svag ring af lys, der omgiver et sort hul, der kunne give vigtige spor til teorien om kvantetyngdekraften.
Læs også: