Черная дыра возвращает свет как бумеранг
Исследователи изучили черную дыру, вокруг которой вращается похожая на Солнце звезда; вместе эта пара называется XTE J1550-564.
Давно известно, что ничто не ускользает от гравитационного захвата черной дыры, даже свет. Это верно в непосредственной близости от черной дыры, но немного дальше — в диске материала, который вращаются вокруг некоторых черных дыр, свет может вырваться наружу. На самом деле именно по этой причине активно растущие черные дыры светятся рентгеновскими лучами.
Теперь новое исследование, принятое для публикации в Астрофизическом журнале, предлагает доказательства того, что на самом деле не весь свет, исходящий из окружающую черную дыру диска, легко ускользает. Некоторые лучи поддаются чудовищному притяжению черной дыры, поворачиваются назад, а затем в конечном итоге отскакивают от диска и убегают прочь.
«Мы наблюдали свет, исходящий очень близко от черной дыры, который пытается убежать, но вместо этого черная дыра притягивает ее обратно, это работает как бумеранг», — говорит Райли Коннорс, ведущий автор нового исследования. «Это то, что было предсказано в 1970-х годах, но не было показано до сих пор.»
Новые результаты стали возможны благодаря изучению архивных наблюдений из ныне несуществующей миссии NASA Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), которая завершилась в 2012 году.
Исследователи специально изучили черную дыру, вокруг которой вращается похожая на Солнце звезда; вместе эта пара называется XTE J1550-564. Черная дыра «питается» от этой звезды, вытягивая материал на плоскую структуру вокруг нее, называемую аккреционным диском.
Внимательно изучив рентгеновский свет, идущий от диска по спирали к черной дыре, ученые обнаружили сигнатуры, указывающие на то, что свет был отклонен назад к диску и отразился от него.
«Диск по существу освещает сам себя», — говорят исследователи. — Теоретики предсказывали, какая часть света будет отклоняться назад на диске, и теперь, впервые, мы подтвердили эти предсказания.»
Ученые говорят, что новые результаты дают еще одно косвенное подтверждение общей теории относительности Альберта Эйнштейна, а также помогут в будущих измерениях скоростей вращения черных дыр, что до сих пор остается малоизученным.
«Поскольку черные дыры потенциально могут вращаться очень быстро, они не только искривляют свет, но и закручивают его», — говорит Райли Коннорс. — Эти недавние наблюдения — еще одна часть головоломки, в которой мы пытаемся выяснить, как быстро вращаются черные дыры.»
Riley M. T. Connors et al. Evidence for Returning Disk Radiation in the Black Hole X-Ray Binary XTE J1550–564, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/ab7a