Czarne dziury od dziesięcioleci fascynują naukowców i miłośników kosmosu, a wśród nich szczególne miejsce zajmuje supermasywna czarna dziura w centrum galaktyki M87. To właśnie ona stała się bohaterką pierwszego w historii zdjęcia czarnej dziury, które obiegło świat w 2019 roku. Najnowsze badania przynoszą jeszcze więcej zaskakujących informacji o tym kosmicznym kolosie — od jego ekstremalnej rotacji po sposób, w jaki wpływa na otaczającą go przestrzeń.
Supermasywna czarna dziura w M87 znajduje się około 55 milionów lat świetlnych od Ziemi, w Gromadzie w Pannie. Jej masa to około 6,5 miliarda razy więcej niż masa Słońca, co czyni ją jedną z największych znanych czarnych dziur. To właśnie ten imponujący rozmiar oraz stosunkowa bliskość sprawiły, że została wybrana jako pierwszy cel dla przełomowego projektu Teleskop Horyzontu Zdarzeń (Event Horizon Telescope, EHT).
Nowa analiza danych zebranych przez EHT wykazała, że czarna dziura M87 obraca się z ogromną prędkością — aż 80% maksymalnej teoretycznej wartości, przewidywanej przez ogólną teorię względności. Ten limit, znany jako granica Kerra, wyznacza fizyczną granicę prędkości rotacji dla czarnej dziury. Co więcej, materia znajdująca się w najbliższym otoczeniu czarnej dziury porusza się z zawrotną prędkością około 42 000 kilometrów na sekundę, czyli 14% prędkości światła.
Naukowcy zidentyfikowali tak szybki obrót dzięki analizie jasnego, asymetrycznego pierścienia widocznego na obrazie EHT. Jasność jednej strony pierścienia wynika z efektu Dopplera — materiał poruszający się w kierunku obserwatora emituje intensywniejsze promieniowanie. Porównując różnice w jasności wzdłuż pierścienia, udało się oszacować prędkość rotacji czarnej dziury.
Dodatkowo badacze przyjrzeli się strukturze pola magnetycznego wokół czarnej dziury. Analiza ujawniła, że część materii wpadającej do wnętrza M87 osiąga prędkość aż 70 000 km/s, czyli około 23% prędkości światła. To wyjątkowo cenny wgląd w sposób, w jaki czarne dziury przyciągają i pochłaniają materię.
Pomimo ekstremalnych prędkości, z jakimi materia krąży wokół M87, sama czarna dziura nie pochłania jej w zawrotnym tempie. Szacunki wskazują, że konsumpcja wynosi od 0,00004 do 0,4 masy Słońca rocznie — co, jak na jej rozmiary, jest zaskakująco małą wartością. Oznacza to, że M87 funkcjonuje poniżej tzw. granicy Eddingtona — maksymalnej teoretycznej szybkości akrecji, przy której ciśnienie promieniowania balansuje napływającą materię.
Jednym z najbardziej spektakularnych efektów działalności tej czarnej dziury jest potężny strumień relatywistycznych cząstek, który rozciąga się na tysiące lat świetlnych. Najnowsze badania potwierdzają, że to właśnie rotacja oraz proces akrecji są odpowiedzialne za jego napęd. Odkrycie to wzmacnia teorię, że supermasywne czarne dziury odgrywają kluczową rolę w ewolucji swoich galaktyk macierzystych.
Badanie M87 nie tylko potwierdziło wcześniejsze przypuszczenia dotyczące jej spinu (wcześniejsze szacunki wahały się od 0,1 do 0,98), ale także ustaliło nowy, precyzyjny poziom — co najmniej 0,8, a być może nawet bliżej maksymalnej wartości 0,998. To czyni z M87 nie tylko ikonę wizualnej astronomii, ale także niezastąpione naturalne laboratorium do badania grawitacji, akrecji i wpływu czarnych dziur na galaktyki.