Астрономы впервые увидели, как черная дыра «закручивает» пространство

Вселенная вновь продемонстрировала свою способность удивлять, преподнеся ученым подарок – прямое свидетельство одного из самых загадочных гравитационных явлений. Группа исследователей впервые наблюдала, как сверхмассивная черная дыра закручивает вокруг себя самую ткань реальности – пространство-время. Это открытие, подобное обнаружению искомого священного Грааля в астрофизике, не только блестяще подтверждает предсказание, сделанное Альбертом Эйнштейном более века назад, но и открывает новую главу в изучении самых экстремальных объектов во Вселенной.

В центре этого исследования – катастрофическое событие, известное как AT2020afhd, когда звезда, неосторожно приблизившись к сверхмассивной черной дыре, была разорвана ее чудовищной гравитацией. Этот процесс, называемый событием приливного разрушения (TDE), привел к формированию быстро вращающегося диска из звездного вещества вокруг черной дыры и мощных релятивистских струй.

Однако китайские астрономы из Национальной астрономической обсерватории и их коллеги, заметили нечто необычное. Ритмичные, похожие на биение сердца, колебания в рентгеновском и радиоизлучении от объекта повторялись каждые 20 дней. Этот синхронный «танец» аккреционного диска и струи стал ключом к разгадке.

Анализ данных с обсерватории Swift и радиотелескопа VLA позволил ученым сделать сенсационный вывод: они наблюдают эффект Лензе — Тирринга, или увлечение инерциальных систем отсчета. Явление, теоретически предсказанное Эйнштейном в 1913 году и детально описанное австрийскими физиками Йозефом Лензе и Хансом Тиррингом в 1918, заключается в том, что массивное вращающееся тело, подобно гигантской ложке в космическом меде, увлекает и закручивает вокруг себя пространство-время.

Близлежащие объекты вынуждены следовать этой искривленной структуре, прецессируя на своих орбитах. Ученые провели яркую аналогию: «Это наиболее убедительное на сегодня доказательство того, что черная дыра увлекает пространство-время примерно так же, как вращающийся волчок увлекает за собой воду, создавая водоворот».

Это открытие имеет фундаментальное значение. Во-первых, оно предоставляет новый мощный метод для измерения вращения черных дыр – их ключевой характеристики, которую чрезвычайно сложно определить. Во-вторых, оно позволяет глубже изучать физику аккреции и механизм формирования релятивистских струй.

Уникальность события AT2020afhd, в отличие от других TDE со стабильным излучением, заключалась именно в кратковременных изменениях сигнала, которые и указали на гравитационное «закручивание». Как объясняет автор работы Козимо Инсерра, подобно тому как вращающийся заряженный объект создает магнитное поле, вращающаяся черная дыра генерирует гравитомагнитное поле, влияющее на движение окружающей материи.