Первое обнаружение света из-за черной дыры

Он наблюдал серию ярких рентгеновских вспышек, интересных, но не беспрецедентных, а затем телескопы зафиксировали нечто неожиданное: дополнительные рентгеновские вспышки, которые были меньше, позже и разных «цветов», чем яркие вспышки.

Согласно теории, эти световые эхо соответствовали рентгеновским лучам, отраженным позади черной дыры, но даже базовое понимание черных дыр говорит нам, что это странное место для света.

«Любой свет, попадающий в черную дыру, не выходит, поэтому мы не должны видеть ничего, что находится за черной дырой», - сказал Уилкинс, научный сотрудник Института астрофизики элементарных частиц и космологии Кавли. Но это еще одна странная характеристика черной дыры, которая делает это наблюдение возможным. «Причина, по которой мы можем это видеть, в том, что черная дыра искривляет пространство, искривляет свет и закручивает вокруг себя магнитные поля», - объяснил Уилкинс.

Странное открытие, подробно описанное в статье, опубликованной 28 июля в журнале Nature, является первым прямым наблюдением света из-за черной дыры - сценарий, предсказанный Общей теорией относительности Эйнштейна, но не подтвержденный до сих пор.

«Пятьдесят лет назад, когда астрофизики начали размышлять о поведении магнитного поля возле черной дыры, они понятия не имели, что однажды могут появиться методы, позволяющие наблюдать это напрямую и увидеть Общую теорию относительности Эйнштейна в действии», - сказал Роджер Бландфорд, соавтор статьи, профессор физики и физики элементарных частиц SLAC.

Первоначальная мотивация исследования заключалась в том, чтобы узнать больше о загадочной особенности некоторых черных дыр, называемой короной. Материал, падающий в сверхмассивную черную дыру, питает самые яркие непрерывные источники света во Вселенной и при этом образует корону вокруг черной дыры. Этот рентгеновский свет можно проанализировать, чтобы нанести на карту и охарактеризовать черную дыру.

Ведущая теория о том, что такое корона, начинается со скольжения газа в черную дыру, где он перегревается до миллионов градусов. При этой температуре электроны отделяются от атомов, создавая намагниченную плазму. Захваченное мощным вращением черной дыры, магнитное поле изгибается так высоко над черной дырой и так сильно вращается вокруг себя, что в конечном итоге полностью разрушается - ситуация настолько напоминает то, что происходит вокруг нашего Солнца, что было позаимствовано название "корона".

«Это магнитное поле, связанное и близкое к черной дыре, нагревает все вокруг нее и производит высокоэнергетические электроны, которые затем продолжают производить рентгеновские лучи», - сказал Уилкинс.

Когда Уилкинс присмотрелся поближе, чтобы выяснить происхождение вспышек, он увидел серию более мелких вспышек. Исследователи определили, что это те же рентгеновские вспышки, но отраженные от задней части диска - первый взгляд на дальнюю сторону черной дыры.

«В течение нескольких лет я строил теоретические предсказания того, как эти отголоски кажутся нам», - сказал Уилкинс. «Я уже видел их в разрабатываемой мной теории, поэтому, как только увидел их в телескопических наблюдениях, то смог выявить связь».

Миссия по описанию и пониманию корон продолжается и потребует дополнительных наблюдений. Частью этого будущего станет рентгеновская обсерватория Athena (Афина - Усовершенствованный телескоп для астрофизики высоких энергий) Европейского космического агентства. Как сотрудник лаборатории, Уилкинс помогает разработать часть детектора Wide Field Imager для Athena.

«У него гораздо большее зеркало, чем было на рентгеновских телескопах, и он позволит нам получать изображения с более высоким разрешением за гораздо более короткое время наблюдения», - сказал Уилкинс. «Итак, картина, которую мы начинаем получать на основе данных на этот момент, станет намного более ясной с новыми обсерваториями».