Группа учёных получила настоящий подарок от космоса, обнаружив одно из самых неуловимых явлений на ночном небе. В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, описаны первые наблюдения за вихрем в пространстве-времени, созданным быстро вращающейся чёрной дырой.
Процесс, известный как прецессия Лензе — Тирринга или увлечение инерциальных систем отсчёта, описывает, как чёрные дыры искажают пространство-время вокруг себя, увлекая за собой близлежащие объекты, такие как звёзды, и изменяя их орбиты.
Команда под руководством Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук изучала AT2020afhd — событие приливного разрушения (TDE), когда звезду разорвала сверхмассивная чёрная дыра. Вокруг чёрной дыры образовался вихревой диск из остатков звезды, из которого выбрасывались мощные струи вещества почти со скоростью света.
Благодаря ритмическим изменениям в рентгеновских и радиосигналах, исходящих от этого события, команда наблюдала, как диск и струя колебались синхронно, повторяясь каждые 20 дней.
Впервые теория была предложена Эйнштейном в 1913 году, а затем математически определена Лензе и Тиррингом в 1918 году. Наблюдение подтверждает предсказание общей теории относительности, открывая учёным новые возможности для изучения вращения чёрных дыр, физики аккреции и формирования струй.
Доктор Козимо Инсерра, научный сотрудник Школы физики и астрономии Кардиффского университета и один из соавторов статьи, сказал: «Наше исследование показывает наиболее убедительные доказательства прецессии Лензе — Тирринга — чёрная дыра увлекает за собой пространство-время во многом так же, как волчок может увлекать за собой воду в водовороте».
«Это настоящий подарок для физиков, поскольку мы подтверждаем предсказания, сделанные более века назад. Мало того, эти наблюдения также рассказывают нам больше о природе TDE — когда звезда разрывается на части под воздействием огромных гравитационных сил, исходящих от чёрной дыры».
Команда смоделировала рентгеновские данные, полученные с помощью обсерватории Neil Gehrels Swift (Swift), и данные радиосигналов с Очень большой антенной сети Карла Джэнки (VLA), чтобы выявить эффект увлечения инерциальных систем отсчёта. Дальнейший анализ состава, структуры и свойств космической материи с помощью электромагнитной спектроскопии позволил им описать и идентифицировать процесс.
«Показывая, что чёрная дыра может увлекать за собой пространство-время и создавать этот эффект, мы также начинаем понимать механику процесса», — объясняет доктор Инсерра. «Таким образом, подобно тому как заряженный объект создаёт магнитное поле при вращении, мы видим, как массивный вращающийся объект — в данном случае чёрная дыра — генерирует гравитомагнитное поле, влияющее на движение звёзд и других космических объектов поблизости».
«Это напоминает нам, особенно в праздничный сезон, когда мы с удивлением смотрим на ночное небо, что у нас есть возможность идентифицировать всё более удивительные объекты во всех вариациях и формах, которые создала природа».
Предоставлено Кардиффским университетом.