Астрономы наблюдали то, как материя со скоростью света падает в жерло чёрной дыры, что в очередной раз подтвердило правоту ключевого предсказания, сделанного Эйнштейном.
В 1915 году общая теория относительности Эйнштейна предсказала, что как только материя подойдёт достаточно близко к чёрной дыре, огромная сила гравитации разрыва пространства-времени должна заставить её отказаться от круговой орбиты и нырнуть прямо в неё.
Теперь рентгеновские наблюдения, проведённые с помощью космических телескопов NASA NuSTAR и NICER, наконец подтвердили существование этой так называемой «области погружения». Команда, возглавляемая исследователями из физического факультета Оксфордского университета, стоящая за открытием, утверждает, что изучение этой области может раскрыть некоторые фундаментальные тайны о чёрных дырах и природе пространства-времени. Исследователи опубликовали свои результаты 16 мая в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Это первый взгляд на то, как плазма, отделившаяся от внешнего края звезды, подвергается окончательному погружению в [центр] чёрной дыры — процесс, происходящий в системе на расстоянии около 10 тыс. световых лет от нас, — говорится в заявлении ведущего автора Эндрю Маммери (Andrew Mummery), физика из Оксфордского университета. — Что действительно интересно, так это то, что в галактике много чёрных дыр, и теперь у нас есть новая мощная техника, позволяющая использовать её для изучения самых сильных из известных гравитационных полей.»
Чёрные дыры рождаются в результате коллапса звёзд-гигантов и растут, поглощая газ, пыль, звёзды и другие чёрные дыры. Космические монстры обладают настолько мощным гравитационным притяжением, что ничто (даже свет) не может вырваться из их пасти.
Но это не значит, что чёрные дыры нельзя увидеть. Активные чёрные дыры окружены аккреционными дисками — огромными шлейфами материала, который отделяется от газовых облаков и звёзд и нагревается до раскалённых температур в результате трения по спирали в жерлах чёрных дыр.
Направив два космических телескопа на чёрную дыру под названием MAXI J1820+070, расположенную внутри двойной системы примерно в 10 тыс. световых годах от Земли, исследователи обнаружили рентгеновские лучи, испускаемые раскалённым материалом её аккреционного диска. Поместив свои рентгеновские данные в математические модели, они обнаружили, что они совпадают только в том случае, если модели включают свет, исходящий от материи в области погружения, что подтверждает его существование.
«Теория Эйнштейна предсказывала, что это окончательное погружение произойдёт, но мы впервые смогли продемонстрировать, что это действительно происходит, — сказал Маммери. — Думайте об этом как о реке, превращающейся в водопад — до сих пор мы смотрели на реку. Это наш первый взгляд на водопад.»
Собирая и изучая больше света от этого космического каскада, исследователи говорят, что они получат беспрецедентное понимание экстремальных условий вокруг чёрных дыр. Области погружения расположены сразу за горизонтами событий чёрных дыр — точками невозврата, где гравитация становится настолько сильной, что даже свет не может вырваться наружу.
«Мы считаем, что это представляет собой новое захватывающее достижение в изучении чёрных дыр, позволяющее нам исследовать эту последнюю область вокруг них. Только тогда мы сможем полностью понять силу притяжения, — сказал Маммери. — Этот последний выброс плазмы происходит на самом краю чёрной дыры и показывает, что материя реагирует на гравитацию в своей самой сильной форме.»
