Черная дыра притягивает к себе материал звезды-компаньона, образуя диск, который вращается вокруг черной дыры, прежде чем упасть в нее. Авторы и права: НАСА/CXC/М. Вайс.

Международная группа во главе с исследователями из Оксфордского университета физики доказала, что Эйнштейн был прав в отношении ключевого предсказания, касающегося черных дыр. Используя рентгеновские данные для проверки теории гравитации Эйнштейна, их исследование дает первое наблюдательное доказательство того, что вокруг черных дыр существует «область падения»: область, где материя перестает вращаться вокруг дыры и вместо этого падает прямо внутрь. что в этом регионе действуют одни из самых сильных гравитационных сил, когда-либо обнаруженных в галактике. Результаты были опубликованы в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.

Новые результаты являются частью широкомасштабного исследования выдающихся загадок черных дыр, проводимого астрофизиками из Оксфордского университета физики. Это исследование было сосредоточено на меньших черных дырах, относительно близких к Земле, с использованием рентгеновских данных, собранных с помощью телескопов НАСА «Ядерная спектроскопическая телескопическая матрица» (NuSTAR) и телескопов «Исследователь внутреннего состава нейтронных звезд» (NICER). Позже в этом году вторая команда из Оксфорда надеется приблизиться к записи первых видеороликов более крупных и отдаленных черных дыр в рамках европейской инициативы.

В отличие от теории гравитации Ньютона, теория Эйнштейна утверждает, что достаточно близко к черной дыре частицы не могут безопасно следовать по круговым орбитам. Вместо этого они быстро «падут» к черной дыре со скоростью, близкой к скорости света. Оксфордское исследование впервые детально оценило этот регион, используя рентгеновские данные, чтобы лучше понять силу, создаваемую черными дырами.

«Это первый взгляд на то, как плазма, отделившаяся от внешнего края звезды, подвергается окончательному падению в центр черной дыры. Этот процесс происходит в системе на расстоянии около десяти тысяч световых лет», — сказал доктор Эндрю Маммери. , из Оксфордского университета физики, который руководил исследованием. «Что действительно интересно, так это то, что в галактике много черных дыр, и теперь у нас есть новая мощная техника, позволяющая использовать их для изучения самых сильных известных гравитационных полей».

«Теория Эйнштейна предсказывала, что это окончательное падение произойдет, но мы впервые смогли продемонстрировать, что это происходит», – продолжил доктор Маммери. «Думайте об этом как о реке, превращающейся в водопад — до сих пор мы смотрели на реку. Это наш первый взгляд на водопад».

«Мы считаем, что это представляет собой новое захватывающее достижение в изучении черных дыр, позволяющее нам исследовать эту последнюю область вокруг них. Только тогда мы сможем полностью понять силу гравитации», — добавил Маммери. «Этот последний выброс плазмы происходит на самом краю черной дыры и показывает, что материя реагирует на гравитацию в своей самой сильной форме».

Астрофизики уже некоторое время пытаются понять, что происходит вблизи поверхности черной дыры, и делают это, изучая диски материала, вращающиеся вокруг них. Существует последняя область пространства-времени, известная как область погружения, где невозможно остановить окончательный спуск в черную дыру, и окружающая жидкость фактически обречена.

Споры между астрофизиками ведутся уже многие десятилетия относительно того, можно ли обнаружить так называемую область погружения. Команда из Оксфорда потратила последние пару лет на разработку моделей для него и в только что опубликованном исследовании демонстрирует его первое подтвержденное обнаружение, обнаруженное с помощью рентгеновских телескопов и данных с Международной космической станции.

В то время как это исследование сосредоточено на небольших черных дырах, расположенных ближе к Земле, вторая исследовательская группа из Оксфордского университета физики является частью европейской инициативы по созданию нового телескопа, Африканского миллиметрового телескопа, который значительно расширит наши возможности создавать прямые изображения черных дыр. . Уже получено финансирование в размере более 10 миллионов евро, часть которого пойдет на поддержку нескольких первых докторов наук по астрофизике для Университета Намибии, работающего в тесном сотрудничестве с командой Оксфордского физического университета.

Ожидается, что новый телескоп впервые позволит наблюдать и снимать большие черные дыры в центре нашей галактики, а также далеко за ее пределами. Ожидается, что, как и в случае с маленькими черными дырами, большие черные дыры будут иметь так называемый «горизонт событий», перетаскивающий вещество из космоса к своему центру по спирали при вращении черной дыры. Они представляют собой почти невообразимые источники энергии, и команда надеется впервые наблюдать и снимать их вращение.

Исследование «Континуальное излучение изнутри погружающейся области дисков черных дыр» было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Астрономического общества.

Источник: PHYS.org