Впервые был обнаружен свет, исходящий из-за черной дыры.
Ключевые выводы
- Новое исследование показывает, как рентгеновские лучи, отклоняющиеся за черной дырой, можно наблюдать с помощью телескопов.
- Выводы были предсказаны общей теорией относительности, но никогда ранее не наблюдались.
- Исследователи планируют разработать 3D-модель.
Немногие межзвездные объекты так привлекают воображение, как черные дыры, массивные объекты с такой мощной гравитацией, что ничто - даже свет - не может ускользнуть от них. Как только вы войдете внутрь, за исключением существования червоточины в какое-то другое место, вы не вернетесь обратно.(Научный, но вымышленный рассказ о том, что значит упасть в черную дыру, можно прочитать в этом эссе Марсело Глейзера.)
Но теперь новое исследование, изучающее дикие эффекты, которые эти объекты оказывают на магнитные поля и перегретые газы, открыло, казалось бы, невозможное: свет из-за черной дыры.
Как увидеть черную дыру
Как и следовало ожидать, судя по их основному заявлению о славе, непосредственно наблюдать за черными дырами сложно. Свет, который обычно отражается от объекта, позволяя нам его увидеть, просто попадает в отверстие.
Однако Эйнштейн сказал нам, что гравитация работает не так, как гигантский пылесос, всасывающий предметы к большим телам, а как тяжелый предмет, помещенный на резиновый лист. Гравитация - это провал листа рядом с объектом. Вещи, движущиеся мимо этого провала, будь то звезда или черная дыра, могут пройти мимо него, не обязательно попадая в него, хотя их пути будут изменены.
Аналогичным образом свет, состоящий как из видимой, так и из невидимой частей электромагнитного спектра, излучаемый удаленными объектами, может быть искривлен или слегка искривлен большими объектами. Это заставляет объект, излучающий свет, казаться наблюдателю находящимся в другом месте. Это явление, известное как «гравитационное линзирование», использовалось для проверки элементов теории относительности столетие назад: свет от далеких звезд преломлялся, проходя мимо Солнца, как и предсказывал Эйнштейн..
Когда астрономы изучают черные дыры, они, как правило, пользуются этим искривлением. Например, они ищут далекий свет, который искривлен или сфокусирован черной дырой, или рентгеновские лучи, испускаемые вблизи черной дыры (но достаточно далеко, чтобы не попасть внутрь), чтобы выяснить информацию о черной дыре, такую как ее местоположение..
Это новое исследование началось примерно так же. Группа исследователей изучала короны, которые образуются вокруг черных дыр, когда в них падает материал. Этот перегретый материал превращается в плазму (ионизированный газ), когда падает внутрь, хотя часть его подбрасывается вращением и магнитным полем черной дыры. Эта суматоха постоянно производит огромное количество яркого рентгеновского света вокруг дыры, за которым можно наблюдать, чтобы узнать о ней больше.
ЕСА
Во время наблюдения за ожидаемыми рентгеновскими лучами исследователи заметили кое-что странное; меньшие, странно «окрашенные» рентгеновские вспышки. Вспышки соответствовали предсказаниям о том, что рентгеновские лучи будут преломляться и отражаться за черной дырой, прежде чем снова станут видимыми в виде «эхо» света.
Как объясняют астрофизик из Стэнфордского университета Дэн Уилкинс и соавтор исследования, это было неожиданностью и соответствовало теории:
«Свет, попадающий в эту черную дыру, не выходит наружу, поэтому мы не должны видеть ничего, что находится за черной дырой. Причина, по которой мы это видим, заключается в том, что эта черная дыра искажает пространство, искривляет свет и закручивает магнитные поля вокруг себя».
Хотя теория относительности говорит нам, что мы должны быть в состоянии видеть рентгеновские лучи из-за черной дыры из-за ее мощной гравитации, на самом деле это никогда раньше не наблюдалось. Соавтор исследования Роджер Блэндфорд из Стэнфорда объяснил в пресс-релизе, почему найти его сейчас так интересно тем, кто долгое время работал над этой проблемой:
“Пятьдесят лет назад, когда астрофизики начинали [так в оригинале] рассуждать о том, как магнитное поле может вести себя вблизи черной дыры, они понятия не имели, что однажды у нас могут быть методы, чтобы наблюдать это напрямую и см. общую теорию относительности Эйнштейна в действии».
Первоначальные исследования корон черных дыр будут продолжены, вероятно, с использованием более мощных рентгеновских телескопов по мере их появления. Есть также планы по созданию 3D-модели для отображения этих результатов. Теория относительности, вероятно, продолжит доказывать свою ценность в обозримом будущем.