Свет из-за черной дыры, наблюдаемой впервые
Наблюдая за рентгеновскими лучами, выбрасываемыми во Вселенную сверхмассивной черной дырой в центре галактики на расстоянии 800 миллионов световых лет от нас, астрофизик Стэнфордского университета Дэн Уилкинс заметил интригующую закономерность. Он наблюдал серию ярких рентгеновских вспышек – возбуждающих, но не беспрецедентных – а затем телескопы зафиксировали нечто неожиданное: дополнительные рентгеновские вспышки, которые были меньше, позже и разных «цветов», чем яркие вспышки.
Согласно теории, эти световые эхо соответствовали рентгеновским лучам, отраженным позади черной дыры, но даже базовое понимание черных дыр говорит нам, что это странное место для света.
«Любой свет, попадающий в эту черную дыру, не выходит, поэтому мы не должны видеть ничего, что находится за черной дырой», – сказал Уилкинс, научный сотрудник Института астрофизики элементарных частиц и космологии им. Кавли. Национальная ускорительная лаборатория Стэнфорда и SLAC. Однако это еще одна странная характеристика черной дыры, которая делает это наблюдение возможным. «Причина, по которой мы можем это видеть, заключается в том, что эта черная дыра искривляет пространство, искривляет свет и закручивает вокруг себя магнитные поля», – объяснил Уилкинс.
Странное открытие, подробно описанное в статье, опубликованной 28 июля в Природа, это первое прямое наблюдение света из-за черной дыры – сценарий, который был предсказан общей теорией относительности Эйнштейна, но не подтвержден до сих пор.
«Пятьдесят лет назад, когда астрофизики начали размышлять о том, как магнитное поле может вести себя вблизи черной дыры, они понятия не имели, что однажды у нас могут появиться методы, позволяющие наблюдать это напрямую и увидеть общую теорию относительности Эйнштейна в действии», – сказал он. Роджер Блэндфорд, соавтор статьи, профессор Люка Блоссома в Школе гуманитарных и естественных наук и Стэнфорда, а также профессор физики и физики элементарных частиц SLAC.
Как увидеть черную дыру
Изначальная мотивация этого исследования заключалась в том, чтобы узнать больше о загадочной особенности определенных черных дыр, называемой короной. Материал, падающий в сверхмассивную черную дыру, питает самые яркие непрерывные источники света во Вселенной и при этом образует корону вокруг черной дыры. Этот свет – рентгеновский – можно проанализировать, чтобы нанести на карту и охарактеризовать черную дыру.
Ведущая теория о том, что такое корона, начинается со скольжения газа в черную дыру, где он перегревается до миллионов градусов. При этой температуре электроны отделяются от атомов, создавая намагниченную плазму. Захваченное мощным вращением черной дыры, магнитное поле изгибается так высоко над черной дырой и так сильно вращается вокруг себя, что в конечном итоге полностью разрушается – ситуация настолько напоминает то, что происходит вокруг нашего собственного Солнца, что оно позаимствовало название «корона».
«Это магнитное поле, связанное и затем близкое к черной дыре, нагревает все вокруг нее и производит эти высокоэнергетические электроны, которые затем продолжают производить рентгеновские лучи», – сказал Уилкинс.
Когда Уилкинс присмотрелся поближе, чтобы выяснить происхождение вспышек, он увидел серию более мелких вспышек. Исследователи определили, что это те же рентгеновские вспышки, но отраженные от задней части диска – первый взгляд на дальнюю сторону черной дыры.
«В течение нескольких лет я строил теоретические предсказания того, как эти отголоски кажутся нам», – сказал Уилкинс. «Я уже видел их в разрабатываемой мной теории, поэтому, как только я увидел их при наблюдениях в телескоп, я смог выяснить связь».
Будущие наблюдения
Миссия по описанию и пониманию корон продолжается и потребует дополнительных наблюдений. Частью этого будущего станет рентгеновская обсерватория Афина (Усовершенствованный телескоп для астрофизики высоких энергий) Европейского космического агентства. Как сотрудник лаборатории Стива Аллена, профессора физики в Стэнфорде и физики элементарных частиц и астрофизики в SLAC, Уилкинс помогает разработать часть детектора Wide Field Imager для Athena.
«У него гораздо большее зеркало, чем у нас когда-либо было на рентгеновских телескопах, и оно позволит нам получать изображения с более высоким разрешением за гораздо более короткое время наблюдения», – сказал Уилкинс. «Итак, картина, которую мы начинаем получать на основе данных на данный момент, станет намного более ясной с этими новыми обсерваториями».
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
