Ученые впервые зафиксировали свет, который, попав в гравитационное поле черной дыры, смог избежать затягивания. Результаты наблюдения были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
«Мы наблюдали за тем, как фотоны, которые находились очень близко к черной дыре, пытаются покинуть ее. Теоретики еще в 1970 году предсказывали, что такое может произойти, однако до настоящего времени этого никто не наблюдал», – прокомментировал наблюдение Рэйли Коннорс – астроном из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) – один из авторов статьи.
Черные дыры имеют настолько сильную гравитацию, что ее невозможно преодолеть, не превысив скорости света. Критическая граница, за которой возникает «точка не возврата» для всех объектов и излучений, называется горизонтом событий.
Однако, ученые-астрофизики Рашид Сюняев и Николай Шакура доказали, что теоретически некоторые фотоны, подходящие близко к горизонту событий, могут покинуть гравитационное поле черной дыры. Для этого они должны лететь по определенной траектории. В этом случае гравитация способствует разгону частицы и последующему высвобождению ее из черной дыры.
Рейли Коннорс с коллегами впервые наблюдали такое высвобождение фотонов, когда анализировали данные космического телескопа RXTE, наблюдающего за двойной рентгеновской звездой XTE J1550-564.
Двойная рентгеновская звезда – это пара из звезды и черной дыры. Черная дыра постоянно перетягивает материю звезды, при этом вокруг них образуется яркий светящийся диск горячей плазмы. Когда звезды поглощает материю, возникают мощные вспышки в рентгеновском и гамма излучениях. Такие вспышки были замечены на звезде XTE J1550-564 в 1998 и 2000 годах.
Ученые выяснили отличия «фотонов беглецов» от других фотонов. Для этого была создана подробная компьютерная модель, которая позволила просчитать то, как будут двигаться фотоны рядом с горизонтом событий.
Расчеты показали, что отраженное рентгеновское излучение будет обладать резко пониженной жесткостью, особым рисунком спектральных линий излучения и поглощения и рядом других характеристик, которые отличают его от прочих форм света, которые двойная рентгеновская звезда вырабатывает во время вспышек.
Следуя этой идее, ученым удалось выделить искомые фотоны в излучении звезды XTE J1550-564. Астрофизики отмечают, что данное открытие не только подтвердило предсказания теоретиков полувековой давности, но и стало очередным свидетельством того, что теория относительности Эйнштейна корректно описывает поведение черных дыр.
Автор публикации
