Физики впервые уловили свет с обратной стороны черной дыры
Этот процесс был предсказан общей теорией относительности Эйнштейна, но еще никогда не наблюдался напрямую
Группа исследователей, изучавших корональные вспышки (выбросы раскаленного вещества и излучения) сверхмассивной черной дыры I Zwicky 1, обнаружила любопытное явление. Некоторые из рентгеновских лучей, созданных вспышками, отражаются от дальней стороны диска черной дыры, изогнутой под действием гравитационного поля. Этот эффект отличается от гравитационного линзирования, при котором наш взгляд на удаленный объект искажается из-за того, что свет огибает массивное тело. В данном же случае рентгеновские лучи от корональной вспышки отражались от аккреционного диска черной дыры, огибая ее и попадая в объектив чувствительной аппаратуры телескопа. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature.
«Любой свет, попадающий в черную дыру, не может покинуть ее из-за сильнейшей гравитации, а потому в теории мы не должны видеть ничего, что находится непосредственно за черной дырой. Причина, по которой мы все-таки смогли уловить излучение, заключается в том, что эта черная дыра искривляет пространство, а вместе с ним и свет, а также закручивает вокруг себя магнитные поля », — пояснил Дэн Уилкинс, астрофизик из Института астрофизики элементарных частиц и космологии им. Кавли при Стэнфордском университете.
Черные дыры настолько гравитационно активны, что удерживают мертвой хваткой даже свет. Материя, попадающая в черные дыры, разрывается на части на атомном уровне, образуя суп из перегретой намагниченной плазмы. Эта заряженная плазма образует большую часть аккреционного диска черной дыры (большое скопление вещества в форме плоского диска вокруг большинства сверхмассивных черных дыр) и приводит к возникновению мощных магнитных полей. Когда эти магнитные поля образуют дугу и сходятся, раскаленная «периферия» черной дыры озаряется яркими вспышками, подобными тем, которые происходят в короне Солнца.
Идея о том, что сильная гравитация черных дыр может искривлять свет вокруг себя, была предложена Эйнштейном, но технологиям потребовалось время, чтобы подтвердить его догадки. «Пятьдесят лет назад, когда астрофизики [начали] размышлять о том, как магнитное поле может вести себя вблизи черной дыры, они и понятия не имели, что однажды у нас могут появиться методы, чтобы наблюдать это напрямую и увидеть общую теорию относительности Эйнштейна в действии», — признался соавтор статьи Роджер Бландфорд, физик из Стэнфорда.
Новые наблюдения были сделаны с помощью телескопа XMM-Newton Европейского космического агентства и телескопа NASA NuSTAR. Команда использовала оборудование, чтобы разглядеть яркие рентгеновские вспышки, исходящие от черной дыры шириной 18,6 миллиона миль, которая вращается на расстоянии около 800 миллионов световых лет от Земли. Ученые они обнаружили, что за этими яркими вспышками следовало удивительное скромное количество более мелких рентгеновских вспышек. Это указывало на то, что вторая серия рентгеновских лучей была эхом предыдущих вспышек, отразившихся от задней стороны черной дыры.
В будущем более точные телескопы могут улучшить наше понимание этих и других странных форм поведения черных дыр. Теория имеет тенденцию опережать наблюдения, поскольку мы куда более ограничены технологиями, нежели гипотезами –, но мы уверены, что впереди еще масса сюрпризов.
