Космос преподнес подарок группе ученых, которые искали одно из самых неуловимых явлений на ночном небе. В их исследовании, опубликованном в журнале Science Advances , сообщается о самых первых наблюдениях завихрения в пространстве-времени, вызванного быстро вращающейся черной дырой.
Процесс, известный как прецессия Лензе-Тирринга или увлечение инерциальных систем отсчета, описывает, как черные дыры искажают окружающее их пространство-время, увлекая за собой близлежащие объекты, такие как звезды, и изменяя их орбиты.
Открытие эффекта завихрения вихря
Группа исследователей под руководством Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук изучила AT2020afhd — событие приливного разрушения (TDE), в результате которого звезда была разорвана на части сверхмассивной черной дырой. Вокруг черной дыры образовался вращающийся диск, состоящий из остатков звезды, из которого вырывались мощные струи материи со скоростью, близкой к скорости света.
Благодаря ритмичным изменениям рентгеновских и радиосигналов, исходящих от этого события, команда наблюдала, как диск и струя синхронно колебались, повторяя это явление каждые 20 дней.
Подтверждение предсказания Эйнштейна
Впервые теоретически выдвинутое Эйнштейном в 1913 году, а затем математически сформулированное Лензе и Тиррингом в 1918 году, это наблюдение подтверждает предсказание общей теории относительности , открывая ученым новые возможности для изучения вращения черных дыр, физики аккреции и образования струй.
Доктор Козимо Инсерра, доцент Школы физики и астрономии Кардиффского университета и один из соавторов статьи, сказал: «Наше исследование представляет собой наиболее убедительное на сегодняшний день доказательство прецессии Лензе-Тирринга — черной дыры, увлекающей за собой пространство-время примерно так же, как вращающийся волчок увлекает за собой воду в водовороте».
«Это настоящий подарок для физиков, поскольку мы подтверждаем предсказания, сделанные более века назад. Более того, эти наблюдения также позволяют нам узнать больше о природе TDE — явлений, когда звезда разрывается на части под действием огромной гравитационной силы черной дыры».
«В отличие от ранее изученных событий приливного разрушения, для которых характерны стабильные радиосигналы, сигнал от AT2020afhd показал кратковременные изменения, которые мы не смогли связать с высвобождением энергии из черной дыры и окружающих ее компонентов. Это еще раз подтверждает эффект притяжения в нашем сознании и предлагает ученым новый метод исследования черных дыр».
Как команда наблюдала за этим явлением
Команда смоделировала рентгеновские данные, полученные с помощью обсерватории Нила Гехрельса Swift (Swift), и данные радиосигналов с радиотелескопа Карла Г. Янски VLA, чтобы выявить эффект увлечения инерциальных систем отсчета. Дальнейший анализ состава, структуры и свойств космической материи с помощью электромагнитной спектроскопии позволил им описать и идентифицировать этот процесс.
«Показав, что черная дыра может увлекать пространство-время и создавать этот эффект увлечения инерциальных систем отсчета, мы также начинаем понимать механику этого процесса», — объясняет доктор Инсерра. «Таким образом, подобно тому, как заряженный объект создает магнитное поле при вращении, мы видим, как массивный вращающийся объект — в данном случае черная дыра — генерирует гравитомагнитное поле, которое влияет на движение звезд и других космических объектов поблизости».
«Это напоминание нам, особенно в праздничный сезон, когда мы с восхищением смотрим на ночное небо, о том, что у нас есть возможность находить все более необычные объекты во всем многообразии и многообразии, созданных природой».
