Астрономы впервые увидели свет из-за черной дыры

Наблюдая за рентгеновскими лучами, выбрасываемыми во Вселенную сверхмассивной черной дырой, ученые обнаружили странные вспышки, которые оказались отражением, полученным от обратной стороны дыры. Это первое прямое наблюдение света, приходящего из-за черной дыры — явления, предсказанного общей теорией относительности Эйнштейна, но не подтвержденного до сих пор. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Астрофизик Стэнфордского университета Дэн Уилкинс (Dan Wilkins) изучал сверхмассивную черную дыру в центре галактики, находящейся на расстоянии 800 миллионов световых лет от нас, когда заметил нечто неожиданное. Наряду с яркими рентгеновскими вспышками, телескопы зафиксировали дополнительные вспышки, которые появились позже основных, были менее яркими и разных "цветов". Согласно расчетам, эти отблески, или световые эхо соответствовали рентгеновским лучам, отраженным от обратной стороны черной дыры.

"Любой свет, который попадет в черную дыру, не выходит из нее, поэтому мы не должны видеть то, что находится позади черной дыры, — приводятся в пресс-релизе университета слова Дэна Уилкинса, научного сотрудника Института астрофизики элементарных частиц и космологии и Национальной ускорительной лаборатории SLAC Стэнфордского университета. — Причина, по которой мы можем это видеть, заключается в том, что черная дыра искривляет пространство, отклоняет свет и закручивает вокруг себя магнитные поля".

Изначально исследование было направлено на изучение короны — элемента, которым обладают некоторые черные дыры. Материал, падающий в сверхмассивную черную дыру, питает самые яркие непрерывные источники света во Вселенной и при этом образует корону рентгеновского света вокруг черной дыры.

Существующая теория утверждает, что формирование этого элемента начинается со сползания газа в черную дыру, где он перегревается до миллионов градусов. При такой температуре электроны отделяются от атомов, создавая намагниченную плазму. Захваченное мощным вращением черной дыры, магнитное поле изгибается над черной дырой и так сильно вращается вокруг себя, что в конечном итоге полностью разрушается. Ситуация напоминает то, что происходит вокруг Солнца. Поэтому ученые по аналогии с солнечной короной назвали это явление короной черной дыры.

"Это магнитное поле, связанное и близкое к черной дыре, нагревает все вокруг и производит эти высокоэнергетические электроны, которые затем создают рентгеновские лучи, — объясняет Уилкинс. — В течение нескольких лет я строил теоретические предсказания того, как будут выглядеть для нас эти отголоски, поэтому, как только я увидел их в телескоп, я понял, с чем они связаны".

"Пятьдесят лет назад, когда астрофизики начали размышлять о том, как магнитное поле может вести себя вблизи черной дыры, они понятия не имели, что однажды у нас появятся методы, позволяющие наблюдать это напрямую и увидеть общую теорию относительности Эйнштейна в действии", — говорит еще один автор исследования профессор Роджер Бландфорд (Roger Blandford) из Школы гуманитарных и естественных наук Стэнфорда, а также профессор физики и физики элементарных частиц SLAC.

Авторы продолжат описание и изучение корон черных дыр. Особые надежды они возлагают на космический телескоп "Афина" Европейского космического агентства, запуск которого намечен на 2031 год.