За първи път астрономи успяха да открият светлинни ехо импулси, излъчвани от обратната страна на черна дупка
С помощта на космическите телескопи XMM-Newton на ESA и NuSTAR на НАСА, и двата насочени в рентгеновата област на електромагнитния спектър астрофизикът от Станфордския университет Дан Уилкинс (Dan Wilkins) и неговият екип наблюдават черната дупка в центъра на близката галактика I Zwicky 1, на 800 милиона светлинни години.
И забелязват интригуващ модел - поредица от ярки рентгенови изблици - впечатляващи, но не безпрецедентни - но след това телескопите записват нещо неочаквано - допълнителни импулси, ехота от рентгенови лъчи, които са по-слаби и с различни „цветове“ от ярките изблици.
Според теорията, тези светлинни ехота съответстват на рентгеновите лъчи, отразени зад черната дупка - но дори и елементарното разбиране за черните дупки ни подсказва, че това е странно място за произход на светлината.
„Всяка светлина, която влиза в тази черна дупка, не излиза, така че не би трябвало да можем да видим нищо, което стои зад черната дупка“, обяснява Уилкинс, изследовател в Института за астрофизика и космология на частици "Кавли" в Станфорд и Националната ускорителна лаборатория SLAC. Друга странна характеристика на черната дупка обаче прави това наблюдение възможно.
„Причината да я видим е, че черната дупка изкривява пространството, огъва светлина и усуква магнитни полета около себе си“, обяснява Уилкинс.
Илюстрация на това как светлината отеква иззад черна дупка. Кредит: ESA
Странното откритие, подробно описано в статия, публикувана на 28 юли 2021 г. в Nature, е първото директно наблюдение на светлината зад черна дупка - сценарий, предвиден от Общата теория на относителността на Айнщайн, но никога не потвърден досега.
„Преди петдесет години, когато астрофизиците започнаха да спекулират как магнитното поле може да се държи близо до черна дупка, те нямаха представа, че един ден може да имаме техниките да наблюдаваме това директно и да видим Общата теория на относителността на Айнщайн в действие“, коментира Роджър Бландфорд (Roger Blandford), съавтор на статията, професор по физика и физика на частиците в Станфорд и SLAC.
Как да видим черна дупка
Причината за откритието е търсенето да се разбере повече за мистериозната „корона“ на черната дупка - източникът на ярката рентгенова светлина.
Астрономите смятат, че короната е резултат от газ, който непрекъснато попада в черната дупка, където образува въртящ се диск около нея - подобно на вода, която се оттича в канализацията.
Материалът, попадащ в свръхмасивна черна дупка, захранва най-ярките непрекъснати източници на светлина във Вселената и при това образува корона около черната дупка. Тази светлина - която е рентгенова - може да се анализира, за да се картографира и характеризира черната дупка.
Анимация, показваща как светлината отеква зад черна дупка. Кредит: ESA
Водещата теория за това какво представлява короната започва със засмукването на газ в черната дупка, където се прегрява до милиони градуси. При тази температура електроните се отделят от атомите, създавайки намагнетизирана плазма. Уловено в мощното въртене на черната дупка, магнитното поле се извива толкова високо над черната дупка и се върти около себе си толкова силно, че в крайна сметка се разпада напълно - ситуация, която толкова напомня на това, което се случва около нашето собствено Слънце (магнитното присъединяване), че е заимствано името „корона“.
 Магнитно присъединяване. Източник: Wikimedia |
„Това магнитно поле, присъединяващо се и след това превключващо близо до черната дупка, загрява всичко около нея и произвежда тези високоенергийни електрони, които след това произвеждат рентгенови лъчи“, разказва Уилкинс.
Проучвайки произхода на рентгеновите изблици, Уилкинс вижда поредица от по-малки отблясъци. Изследователите установяват, че това са същите рентгенови лъчи, но отразени от задната страна на диска - първи поглед в далечната страна на черна дупка.
„Изграждах от няколко години теоретични прогнози за това как ще изглеждат тези ехота“, разказва Уилкинс. „Вече съм ги виждал в разработваната от мен теория, така че след като ги видях в наблюденията на телескопа, разбрах връзката“.
Бъдещи наблюдения
Мисията за характеризиране и разбиране на короните продължава и ще изисква повече наблюдения. Част от това бъдеще ще бъде рентгеновата обсерватория на Европейската космическа агенция, Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics). Като член на лабораторията на Стив Алън, професор по физика в Станфорд и по физика на частиците и астрофизика в SLAC, Уилкинс помага за разработването на част от детектора за широкоъгълни изображения за Athena.
„Той има много по-голямо огледало, отколкото някога сме имали на рентгенов телескоп, и това ще ни позволи да получим по-висока разделителна способност за много по-кратки времена на наблюдение“, разказва Уилкинс. "Така че картината, която ще получаваме от данните в момента, ще стане много по-ясна от тези нови обсерватории".
Справка: Wilkins, D.R., Gallo, L.C., Costantini, E. et al. Light bending and X-ray echoes from behind a supermassive black hole. Nature 595, 657–660 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03667-0
Източници:
XMM-Newton sees light echo from behind a black hole, ESA
Strange Black Hole Discovery Confirms Einstein’s Theory of General Relativity
STANFORD UNIVERSITY
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари