Вперше астрономи безпосередньо спостерігали, як надмасивна чорна діра спотворює тканину простору-часу навколо себе, підтверджуючи передбачення столітньої давності з теорії загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна. Це явище, відоме як захоплення простору-часу або ефект Лінзи-Тіррінга, було виявлено на зірці, розірваній гравітацією чорної діри, надаючи безпрецедентні докази того, як ці космічні гіганти спотворюють реальність.
Наука про викривлення простору-часу
Теорія Ейнштейна 1915 року припускає, що маса спотворює простір-час — єдину концепцію простору й часу — створюючи те, що ми сприймаємо як гравітацію. Масивніші об’єкти створюють сильніші спотворення. У 1918 році Йозеф Ленсе та Ганс Тіррінг математично показали, що масивні об’єкти, що обертаються, перетягують простір-час разом зі своїм рухом, як дзига, що тягне воду у вир. Цей ефект було надзвичайно важко виміряти безпосередньо.
Чому це важливо? Підтвердження ефекту перетягування простору-часу пропонує новий інструмент для вивчення чорних дір. Тепер ми можемо дослідити їхнє обертання, як вони споживають матерію (через приливні зриви, або TDE), і потужні потоки енергії, які вони випромінюють.
Хибні докази зіркового бенкету
Спостереження зосереджено навколо події приливного зриву (TDE), яка називається AT2020afhd, коли зірка підійшла занадто близько до надмасивної чорної діри. Гравітація чорної діри розтягнула зірку в нитку матерії – процес, який називається “спагеттифікація”, – перш ніж поглинути її. Коли уламки зірок оберталися в акреційному диску навколо чорної діри, команда помітила ритмічну пульсацію в її рентгенівському та радіовипромінюванні.
Ця пульсація, що повторюється кожні 20 земних днів, не була випадковою. Це відповідало очікуваному ефекту просторово-часового захоплення: чорна діра буквально обертає простір навколо себе.
Як було зроблено спостереження
Команда використовувала дані космічної обсерваторії NASA Neil Gehrels Swift (рентгенівські спостереження) та радіотелескопа Karl G. Jansky Very Large Array (радіохвилі), щоб відстежувати TDE. На відміну від попередніх TDE, AT2020afhd показав перехідні зміни сигналу, які не можна пояснити нормальним виділенням енергії. Це підтвердило підозри команди, що чорна діра затягує простір навколо себе.
«Наше дослідження надає найпереконливіші докази ефекту прецесії Лензи-Тіррінга… чорної діри, яка тягне за собою простір-час», — сказав Козімо Інсерра з Кардіффського університету. «Це справжній подарунок для фізиків».
Гравітомагнетизм і майбутні дослідження
Це відкриття свідчить про те, що обертові масивні об’єкти створюють «гравітомагнітне поле», подібне до того, як обертові заряджені об’єкти створюють магнітні поля. Це відкриває нові можливості для розуміння фізики чорних дір і екстремального середовища навколо них. Подальший аналіз може покращити наше розуміння ефекту затягування простору-часу та його наслідків для Всесвіту.
На завершення: Спостереження за тим, як чорна діра спотворює простір-час, є не лише підтвердженням теорії Ейнштейна, але й важливим кроком у розкритті таємниць цих космічних гігантів. Він пропонує новий метод вивчення чорних дір, їх харчових звичок і бурхливих процесів, які вони запускають, пропонуючи глибше розуміння найекстремальнішої фізики у Всесвіті.
