Астрономы впервые напрямую наблюдали, как сверхмассивная чёрная дыра искажает ткань пространства-времени вокруг себя, подтверждая столетнее предсказание из общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Это явление, известное как увлечение пространства-времени или эффект Лензе-Тирринга, было обнаружено в звезде, разорванной гравитацией чёрной дыры, что предоставило беспрецедентные доказательства того, как эти космические гиганты искажают реальность.
Наука За Искажением Пространства-Времени
Теория Эйнштейна 1915 года предполагает, что масса деформирует пространство-время – объединённое понятие пространства и времени – создавая то, что мы воспринимаем как гравитацию. Более массивные объекты создают большие искажения. В 1918 году Йозеф Лензе и Ханс Тирринг математически показали, что вращающиеся массивные объекты будут волочить пространство-время вместе со своим движением, как вращающийся волчок, затягивающий воду в водоворот. Этот эффект было чрезвычайно трудно измерить напрямую.
Почему это важно: Подтверждение эффекта увлечения пространства-времени предлагает новый инструмент для изучения чёрных дыр. Теперь мы можем исследовать их вращение, то, как они поглощают материю (в ходе событий разрушения приливными силами, или TDE) и мощные потоки энергии, которые они излучают.
Колеблющиеся Доказательства Из Звёздного Пиршества
Наблюдение сосредоточено вокруг события разрушения приливными силами (TDE), названного AT2020afhd, когда звезда подошла слишком близко к сверхмассивной чёрной дыре. Гравитация чёрной дыры растянула звезду в нить материи – процесс, прозванный «спагеттификацией» – прежде чем поглотить её. Когда звёздные обломки закручивались в аккреционный диск вокруг чёрной дыры, команда заметила ритмичную пульсацию в её рентгеновских и радиоизлучениях.
Эта пульсация, повторяющаяся каждые 20 земных дней, была не случайной. Она соответствовала ожидаемой сигнатуре эффекта увлечения пространства-времени: чёрная дыра буквально скручивала пространство вокруг себя.
Как Было Сделано Наблюдение
Команда использовала данные из космической обсерватории NASA Neil Gehrels Swift (рентгеновские наблюдения) и радиотелескопа Karl G. Jansky Very Large Array (радиоволны) для отслеживания TDE. В отличие от предыдущих TDE, AT2020afhd продемонстрировал кратковременные изменения сигнала, которые нельзя было объяснить обычным высвобождением энергии. Это подтвердило подозрения команды, что чёрная дыра волочила пространство вокруг себя.
«Наше исследование предоставляет наиболее убедительные доказательства эффекта прецессии Лензе-Тирринга… чёрная дыра, волочащая пространство-время за собой», — сказал Козимо Инсерра из Кардиффского университета. «Это настоящий подарок для физиков».
Гравитомагнетизм и Будущие Исследования
Это открытие предполагает, что вращающиеся массивные объекты генерируют «гравитомагнитное поле», подобно тому, как вращающиеся заряженные объекты создают магнитные поля. Это открывает новые возможности для понимания физики чёрных дыр и экстремальных сред вокруг них. Дальнейший анализ может уточнить наше понимание эффекта увлечения пространства-времени и его последствий для Вселенной.
В заключение: Наблюдение за тем, как чёрная дыра искажает пространство-время, — это не только подтверждение теории Эйнштейна, но и важный шаг в разгадке тайн этих космических гигантов. Это предоставляет новый метод исследования чёрных дыр, их пищевых привычек и насильственных процессов, которые они запускают, предлагая более глубокое понимание самой экстремальной физики во Вселенной.
