Вчені виявили химерну область навколо чорних дір

Астрономи спостерігали, як речовина занурюється в жерло чорної діри зі швидкістю світла, що ще раз підтверджує правильність ключового передбачення, зробленого Ейнштейном. У 1915 році загальна теорія відносності Ейнштейна передбачила, що як тільки матерія достатньо наблизиться до чорної діри, величезна сила гравітації розриву простору-часу змусить її покинути кругову орбіту та зануритися прямо в неї. 

Тепер рентгенівські спостереження, зроблені за допомогою космічних телескопів NASA NuSTAR і NICER, нарешті підтвердили, що ця так звана «зона занурення» існує. Команда, очолювана дослідниками з фізичного факультету Оксфорда, яка стоїть за відкриттям, каже, що його вивчення може відкрити деякі фундаментальні таємниці про чорні діри та природу простору-часу. Дослідники опублікували свої висновки 16 травня в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

«Це перший погляд на те, як плазма, відшарована від зовнішнього краю зірки, зазнає свого остаточного падіння в [центр] чорної діри, процес, що відбувається в системі приблизно за 10 000 світлових років від нас», – провідний автор Ендрю Маммері, фізик з Оксфордського університету, йдеться в заяві. «Що справді захоплююче, так це те, що в галактиці є багато чорних дір, і тепер у нас є потужна нова техніка для їх використання для вивчення найсильніших відомих гравітаційних полів».

Чорні діри народжуються внаслідок колапсу гігантських зірок і ростуть за рахунок газу, пилу, зірок та інших чорних дір. Космічні монстри мають таке потужне гравітаційне тяжіння, що ніщо (навіть світло) не може вийти з їхньої пащі.

Але це не означає, що чорні діри не можна побачити. Активні чорні діри оточені акреційними дисками — величезними шлейфами матеріалу, який звільняється від газових хмар і зірок і нагрівається до розпечених температур тертям, коли він обертається по спіралі в гирлі чорних дір.

Спрямувавши два космічні телескопи на чорну діру під назвою MAXI J1820+070, розташовану всередині подвійної системи приблизно за 10 000 світлових років від Землі, дослідники виявили рентгенівське випромінювання, випромінюване палаючим матеріалом її акреційного диска. Розмістивши свої рентгенівські дані в математичних моделях, вони виявили, що вони збігаються лише в тому випадку, якщо моделі включають світло, що надходить від речовини в області занурення, підтверджуючи його існування.

«Теорія Ейнштейна передбачала, що це остаточне занурення відбудеться, але це перший раз, коли ми змогли продемонструвати, що це відбувається», — сказав Маммері. «Подумайте про це як про річку, яка перетворюється на водоспад — досі ми дивилися на річку. Це наш перший погляд на водоспад».

Збираючи та вивчаючи більше світла від цього космічного каскаду, дослідники кажуть, що вони отримають безпрецедентне розуміння екстремальних умов навколо чорних дір. Області занурення розташовані за межами горизонту подій чорних дір — точки неповернення, де гравітація стає настільки сильною, що навіть світло не може вирватися.

«Ми вважаємо, що це новий захоплюючий розвиток у вивченні чорних дір, що дозволяє нам досліджувати цю останню область навколо них. Тільки тоді ми зможемо повністю зрозуміти силу гравітації», — сказав Маммері. «Це останнє занурення плазми відбувається на самому краю чорної діри і показує, що матерія реагує на гравітацію в найсильнішій формі».