Используя рентгеновские данные для проверки теории гравитации Эйнштейна, исследование дает первое наблюдательное доказательство того, что вокруг черных дыр существует "область погружения": область, где вещество перестает вращаться вокруг дыры и вместо этого падает прямо внутрь. Более того, команда обнаружила, что в этой области действуют одни из самых сильных гравитационных сил, когда-либо обнаруженных в галактике.
Новые находки являются частью широкомасштабных исследований нерешенных загадок вокруг черных дыр, проводимых астрофизиками из физического факультета Оксфордского университета. Это исследование было сосредоточено на черных дырах меньшего размера, относительно близких к Земле, с использованием рентгеновских данных, собранных космическими ядерными спектроскопическими телескопами НАСА Array (NuSTAR) и Neutron star Internal Composition Explorer (NICER). Позже в этом году вторая оксфордская команда надеется приблизиться к записи первых видеозаписей более крупных и удаленных черных дыр в рамках европейской инициативы.
В отличие от теории тяготения Ньютона, теория Эйнштейна утверждает, что на достаточной близости к черной дыре частицы не могут безопасно двигаться по круговым орбитам. Вместо этого они быстро "погружаются" в сторону черной дыры со скоростью, близкой к скорости света. В Оксфордском исследовании впервые была проведена глубокая оценка этой области с использованием рентгеновских данных, чтобы лучше понять силу, генерируемую черными дырами.
"Это первый взгляд на то, как плазма, отделенная от внешнего края звезды, подвергается окончательному падению в центр черной дыры, процесс, происходящий в системе на расстоянии около десяти тысяч световых лет от нас", - сказал доктор Эндрю Маммери из Оксфордского университета, физик, который руководил исследованием. "Что действительно интересно, так это то, что в галактике много черных дыр, и теперь у нас есть новая мощная методика их использования для изучения самых сильных известных гравитационных полей".
"Теория Эйнштейна предсказывала, что это окончательное погружение будет, но мы впервые смогли продемонстрировать, что оно происходит", - продолжил доктор Маммери. "Представьте себе это как реку, превращающуюся в водопад — до сих пор мы смотрели на реку. Это наш первый взгляд на водопад ".
"Мы считаем, что это представляет собой захватывающее новое развитие в изучении черных дыр, позволяющее нам исследовать эту последнюю область вокруг них. Только тогда мы сможем полностью понять гравитационную силу", - добавил Маммери. "Это последнее погружение плазмы происходит на самом краю черной дыры и показывает, что материя реагирует на гравитацию в самой сильной из возможных форм".
Астрофизики в течение некоторого времени пытались понять, что происходит вблизи поверхности черных дыр, и делали это, изучая диски вещества, вращающиеся вокруг них. Существует конечная область пространства-времени, известная как область погружения, где невозможно остановить окончательное погружение в черную дыру, и окружающая жидкость фактически обречена.
На протяжении многих десятилетий между астрофизиками ведутся споры о том, можно ли обнаружить так называемую область погружения.
В то время как это исследование сосредоточено на небольших черных дырах ближе к Земле, вторая исследовательская группа из Оксфордского университета физики является частью европейской инициативы по созданию нового телескопа Africa Millimetre Telescope, который значительно расширил бы наши возможности получать прямые изображения черных дыр. Уже выделено финансирование в размере более 10 миллионов евро, часть которого пойдет на поддержку нескольких первых докторов наук в области астрофизики для Университета Намибии, работающего в тесном сотрудничестве с командой Оксфордского физического университета.
Ожидается, что новый телескоп впервые позволит наблюдать и снимать большие черные дыры в центре нашей собственной галактики, а также далеко за ее пределами. Как и в случае с маленькими черными дырами, ожидается, что у больших черных дыр есть так называемый "горизонт событий", который по спирали затягивает материал из космоса к своему центру по мере вращения черной дыры. Они представляют собой почти невообразимые источники энергии, и команда надеется впервые наблюдать — и снимать — их вращение.
Источник: Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества
На изображении:
Черная дыра притягивает к себе материал от звезды-компаньона, образуя диск, который вращается вокруг черной дыры, прежде чем упасть в нее.
Предоставлено: NASA / CXC / М. Вайсс.
Дополнительные материалы
