Проучване доказва, че черните дупки имат „регион на потапяне“, точно както е предвидил Айнщайн
Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. .
Алберт Айнщайн беше прав: има област на ръба на черните дупки, където материята вече не може да остане в орбита и вместо това пада, както е предвидено от неговата теория за гравитацията.
Използвайки телескопи, способни да откриват рентгенови лъчи, екип от астрономи за първи път наблюдава тази област - наречена "регион на потапяне" - в черна дупка на около 10 000 светлинни години от Земята. „Пренебрегвахме този регион, защото не разполагахме с данните“, каза изследователят Андрю Мъмъри, водещ автор на изследването, публикувано в четвъртък в списанието Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. „Но сега, когато го правим, не бихме могли да го обясним по друг начин.“
Не за първи път черните дупки помагат за потвърждаването на голямата теория на Айнщайн, известна още като обща теория на относителността. Първата снимка на черна дупка, заснета през 2019 г., преди това затвърди основното предположение на революционния физик, че гравитацията е просто материя, която огъва пространствено-времевата тъкан.
Много от другите прогнози на Айнщайн се оказаха верни през годините, сред които гравитационните вълни и универсалното ограничение на скоростта. „Той е труден човек за залагане в този момент“, каза Мъмъри, сътрудник на Leverhulme-Peierls в катедрата по физика в Оксфордския университет в Обединеното кралство.
„Излязохме да търсим специално този - това винаги е бил планът. Спорихме дали някога ще успеем да го намерим наистина дълго време“, каза Мъмъри. „Хората казаха, че ще бъде невъзможно, така че потвърждаването, че е там, е наистина вълнуващо.“
„Като ръба на водопад“
Наблюдаваната черна дупка е в система, наречена MAXI J1820 + 070, която се състои от звезда, по-малка от слънцето, и самата черна дупка, оценена на 7 до 8 слънчеви маси. Астрономите са използвали космическите телескопи NuSTAR и NICER на НАСА, за да съберат данни и да разберат как горещ газ, наречен плазма, от звездата се засмуква в черната дупка.
NuSTAR е съкратено от Nuclear Spectroscopic Telescope Array, който обикаля около Земята, а NICER, официално известен като Neutron star Interior Composition Explorer, се намира на Международната космическа станция.
„Около тези черни дупки има големи дискове от орбитален материал (от близките звезди)“, каза Мъмъри. „По-голямата част от него е стабилна, което означава, че може да тече спокойно. Това е като река, докато потъващият регион е като ръба на водопад - цялата ви опора е изчезнала и вие просто се разбивате с главата напред. Повечето от това, което можете да видите, е реката, но има този малък регион в самия край, който всъщност е това, което открихме“, добави той, отбелязвайки, че докато „реката“ е била широко наблюдавана, това е първото доказателство за "водопад."
За разлика от хоризонта на събитията, който е по-близо до центъра на черната дупка и не позволява на нищо да избяга, включително светлина и радиация, в „региона на потапяне“ светлината все още може да избяга, но материята е обречена от мощното гравитационно привличане, Мъмъри обясни.
Резултатите от изследването могат да помогнат на астрономите да разберат по-добре формирането и еволюцията на черните дупки. „Наистина можем да научим за тях, като изучаваме този регион, защото той е точно на ръба, така че ни дава най-много информация“, каза Мъмъри.
Едно нещо, което липсва в изследването, е действително изображение на черната дупка, защото е твърде малка и далеч. Но друг екип от оксфордски изследователи работи върху нещо дори по-добро от снимка: първият филм на черна дупка. За да постигне това, екипът първо ще трябва да изгради нова обсерватория, Africa Millimeter Telescope в Намибия, която Mummery очаква да бъде онлайн след десетилетие. Телескопът, който ще се присъедини към международното сътрудничество Event Horizon Telescope, което засне революционното изображение на черната дупка през 2019 г., ще позволи на учените да наблюдават и заснемат големи черни дупки в центъра на галактиката Млечен път и извън нея.
Връзка към миналото
Според Кристофър Рейнолдс, професор по астрономия в Университета на Мериленд, Колидж Парк, намирането на действителни доказателства за „региона на потапяне“ е важна стъпка, която ще позволи на учените значително да прецизират моделите за това как материята се държи около черна дупка. „Например, може да се използва за измерване на скоростта на въртене на черната дупка“, каза Рейнолдс, който не е участвал в изследването.
Дан Уилкинс, изследовател в Станфордския университет в Калифорния, го нарича вълнуващо развитие и посочва, че през 2018 г. е имало изключително ярък изблик на светлина от една от черните дупки в нашата галактика, съчетан с излишък от висока енергия рентгенови лъчи.
„Ние бяхме предположили по това време, че този излишък е от горещия материал в„ потапящия регион “, но нямахме пълна теоретична прогноза за това как ще изглежда тази емисия“, каза Уилкинс, който също не е участвал в ново проучване.
Това изследване всъщност извършва това изчисление, добави той, като използва теорията на Айнщайн за гравитацията, за да предскаже как биха изглеждали рентгеновите лъчи, излъчвани от материала в „региона на потапяне“ около черна дупка, и го сравнява с данните от този ярък изблик в 2018 г.
„Това ще бъде първостепенно място за открития през следващото десетилетие или повече“, каза Уилкинс, „докато гледаме към следващото поколение рентгенови телескопи, които ще ни дадат по-подробни измервания на най-вътрешните региони точно извън хоризонтите на събитията на черните дупки .”
