Fizycy w końcu potwierdzają zaskakujące przewidywania Einsteina dotyczące czarnych dziur: ScienceAlert

W nowym artykule badawczym ujawniono szczegółowe mechanizmy spadania materii na czarną dziurę spoza horyzontu zdarzeń.

Zgodnie z przewidywaniami teorii grawitacji Einsteina nadchodzi punkt, w którym materia przestaje krążyć wokół czarnej dziury i spada prosto w dół, szybko pędząc poza punkt bez powrotu.

Teraz, dzięki danym rentgenowskim aktywnej czarnej dziury, w końcu zobaczyliśmy dowód na istnienie tej „strefy subdukcji”.

„Teoria Einsteina przewidywała ten niedawny spadek, ale po raz pierwszy udało nam się udowodnić, że tak się stało”. mówi fizyk teoretyczny Andrew Mummery Z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wielkiej Brytanii.

„Pomyśl o tym jak o rzece zamieniającej się w wodospad – do tej pory patrzyliśmy na rzekę. To jest nasz pierwszy widok na wodospad”.

Materia przedostająca się do czarnej dziury nie porusza się po linii prostej. Wiruje wokół jak wirująca woda, nieubłaganie wznosząc się do odpływu. Nie jest to czcza analogia: porównanie jest trafne, ponieważ naukowcy wykorzystują wirującą wodę do badania środowisk otaczających czarne dziury.

Badanie samych czarnych dziur jest nieco trudne, ponieważ zakrzywiona czasoprzestrzeń wokół nich jest niezwykle ekstremalna.

Jednak kilkadziesiąt lat temu prace teoretyczne Alberta Einsteina przewidywały, że materia znajdująca się w pewnej niewielkiej odległości od czarnej dziury nie będzie już w stanie poruszać się po stabilnej orbicie kołowej i spadnie prosto w dół – niczym woda ponad krawędź tego samego odpływu.

Nie ma powodu wierzyć, że tak nie jest – materia musi w jakiś sposób przekroczyć horyzont zdarzeń, a teoria grawitacji Einsteina została poddana wszechstronnej analizie – ale astrofizycy nie są pewni, czy tak się stanie. w stanie to wykryć.

Praca Mummery’ego i jego współpracowników składała się z wielu części. Jednym z takich eksperymentów było opracowanie symulacji i modeli numerycznych, które wizualizowały zatopiony obszar w celu ustalenia, jakiego rodzaju światło emituje. Następnie potrzebowali dowodów obserwacyjnych zawierających tę samą emisję ze stref niskich.

Czarną dziurę, o której mowa, odkryto w oddalonym o około 10 000 lat świetlnych układzie o nazwie MAXI J1820+070. Układ ten zawiera czarną dziurę o masie około 8,5 masy Słońca oraz podwójną gwiazdę towarzyszącą, z której czarna dziura pozbawia materię podczas rotacji obu obiektów, zasilając ją w błyskach. Wygląda jak błysk rentgenowski.

Astronomowie monitorują tę czarną dziurę, aby lepiej zrozumieć jej zachowanie, dzięki czemu badacze mieli dostęp do wysokiej jakości danych uzyskanych za pomocą promieni rentgenowskich. Nustara I Najpiękniejszy Instrumenty na niskiej orbicie okołoziemskiej. Skupili się szczególnie na eksplozji, która miała miejsce w 2018 roku.

border-frame=”0″ zezwolenie=”akcelerometr; automatyczne odtwarzanie; zapis do schowka; zaszyfrowane multimedia; żyroskop; obraz w obrazie; udostępnianie sieci” Referrerpolicy=”strict-Origin-when-cross-Origin”allowfullscreen>

Poprzednie badania wskazywały, że w obserwacjach tej całkowicie niewytłumaczalnej eksplozji wykryto dodatkową poświatę.

A Studia 2020 Spekulował, że ten blask może pochodzić z najbardziej wewnętrznej orbity kołowej, strefy nurkowania. Mummery i jego koledzy badali ten blask ze szczególną uwagą i odkryli, że odpowiada on emisji, którą uzyskali na podstawie swoich symulacji.

Naukowcy twierdzą, że ostatecznie i ponad wszelką wątpliwość potwierdza to istnienie tonącego obszaru, dając nam nową sondę intensywnego układu grawitacyjnego w regionie tuż za horyzontem zdarzeń czarnej dziury.

„Naprawdę ekscytujące jest to, że w galaktyce jest wiele czarnych dziur, a teraz dysponujemy nową, potężną techniką, którą możemy wykorzystać do badania najsilniejszych znanych pól grawitacyjnych”. – mówi Mummery.

„Wierzymy, że stanowi to ekscytujący nowy postęp w badaniu czarnych dziur, pozwalający nam badać otaczającą je strefę końcową.

Tylko wtedy będziemy w stanie w pełni zrozumieć siłę grawitacji. „Ta ostatnia kropla plazmy pojawia się na krawędzi czarnej dziury i pokazuje najsilniejszą możliwą reakcję materii na grawitację.”

Badanie opublikowano w Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.