Впервые выявлен свет из-за черной дыры

Исполняя предсказания теории общей теории относительности Эйнштейна, исследователи сообщили о первой в истории регистрации рентгеновского излучения с обратной стороны черной дыры.

Об этом рассказывают в Стэнфордском университете.

Наблюдая за рентгеновскими лучами, выбрасываемыми во Вселенную сверхмассивной черной дырой в центре галактики за 800 миллионов световых лет от нас, астрофизик Стэнфордского университета Дэн Уилкинс заметил интригующую закономерность. Он увидел серию ярких вспышек рентгеновского излучения — увлекательных, но не беспрецедентных — и потом телескопы зафиксировали нечто неожиданное: дополнительные вспышки рентгеновского излучения, которые были более меньшими, поздними и другого «цвета», чем яркие вспышки.

Согласно теории, эти светящиеся эхо отвечали рентгеновским лучам, отраженным из-за черной дыры, – но даже базовое понимание черных дыр говорит нам, что это странное место для света.

Новости по подобной теме:

		В нашей галактике найдена самая массивная черная дыра звездной массы
		Астрономы обнаружили крошечную черную дыру, неоднократно пробивающую газовый диск более крупной черной дыры
		Сверхмассивные черные дыры ненадолго просыпаются из глубокого сна благодаря измельченным ими звездам

"Любой свет, попадающий в черную дыру, не выходит оттуда, поэтому мы не должны видеть ничего, что находится за черной дырой", - сказал Уилкинс, научный сотрудник Института астрофизики и космологии Кавли в Стэнфорде и Национальной лаборатории ускорителя SLAC. Однако это наблюдение стало возможным благодаря другой странной особенности черной дыры. "Причина, по которой мы можем это увидеть, заключается в том, что эта черная дыра деформирует пространство, сгибая свет и закручивая вокруг себя магнитные поля", - пояснил Уилкинс.

Удивительное открытие, подробно описанное в работе, опубликованной 28 июля в журнале Nature, является первым непосредственным наблюдением света из-за черной дыры — сценарий, который был предусмотрен теорией общей теории относительности Эйнштейна, но до сих пор не был подтвержден.

"Пятьдесят лет назад, когда астрофизики начали рассуждать о том, как магнитное поле может вести вблизи черной дыры, они даже не догадывались, что однажды у нас появятся методы, чтобы наблюдать это непосредственно и увидеть общую теорию относительности Эйнштейна в действии ", - сказал Роджер Бландфорд, соавтор работы, профессор в Школе гуманитарных и естественных наук, профессор физики Стэнфорда и профессор физики частиц и астрофизики SLAC.

Как увидеть черную дыру

Начальная мотивация этого исследования состояла в том, чтобы узнать больше о таинственной особенности некоторых черных дыр, называемой короной. Материал, попадающий в сверхмассивную черную дыру, питает самые яркие непрерывные источники света во Вселенной, и при этом образует корону вокруг черной дыры. Это свет — рентгеновский — можно проанализировать для картографирования и охарактеризовывания черной дыры.

Ведущая теория о том, что такое корона, говорит, что сначала газ скользит в черную дыру, перегреваясь до миллионов градусов. При этой температуре электроны отделяются от атомов, образуя намагниченную плазму. Подхваченное мощным вращением черной дыры, магнитное поле создает дугу так высоко над черной дырой и так сильно закручивается вокруг себя, что в конце концов полностью разрывается — ситуация настолько напоминает то, что происходит вокруг нашего Солнца, что позаимствовала название «корона».

"Это магнитное поле закручивается, а потом ломается вблизи черной дыры, нагревая все вокруг и производит эти высокоэнергетические электроны, которые затем продолжают производить рентгеновское излучение", - сказал Уилкинс.

Когда Уилкинс внимательнее посмотрел на происхождение вспышек, он увидел серию меньших вспышек. Исследователи определили, что это те же вспышки рентгеновского излучения, но отраженные от задней части диска — первый взгляд на обратную сторону черной дыры.

"Я несколько лет строил теоретические предсказания того, как эти эхо предстанут перед нами", - сказал Уилкинс. "Я уже видел их в теории, которую разрабатывал, поэтому, когда увидел их в наблюдениях с телескопа, я смог понять связь с ними".

Будущие наблюдения

Миссия по характеризации и понимании короны продолжается и потребует больших наблюдений. Частью этого в будущем станет рентгеновская обсерватория Европейского космического агентства «Athena» (Усовершенствованный телескоп для высокоэнергетической астрофизики). Как сотрудник лаборатории Стива Аллена, профессор 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 рентгеновском телескопе, и это позволит нам получить более высокое разрешение при гораздо более коротком времени наблюдений", - говорит Уилкинс. "Итак, картина, которую мы сейчас начинаем получать из данных, станет намного четче благодаря этим новым обсерваториям".

Соавторами этого исследования являются сотрудники Университета Святой Марии (Канада), Нидерландского института космических исследований (SRON), Университета Амстердама и Университета штата Пенсильвания.

Эта работа была поддержана программами NASA NuSTAR и XMM-Newton Guest Observer, стипендией Кавли в Стэнфордском университете и фондом В.М. Вилламана в Пенсильванском государственном университете.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Черные дыры
• Общая теория относительности Эйнштейна