Обнаружение сильных рентгеновских вспышек, исходящих из центра черной дыры, не представляет собой ничего нового. Но обнаружение световых сигналов из-за черной дыры - это совсем другая история. Это связано с тем, что сила гравитации в черной дыре настолько сильна, что ничто из того, что входит внутрь, не может выйти наружу. До сих пор ни одному ученому не удавалось обнаружить свет из-за черной дыры.
В отличие от того, что следует из их названия, сверхмассивные черные дыры могут быть одними из самых ярких источников непрерывного света во Вселенной. Их экстремальное гравитационное притяжение втягивает в себя все виды материала, который проявляется в виде яркого кольца, или короны, вокруг так называемого события. О коронах сверхмассивных черных дыр известно мало, поэтому ученые обратились к черной дыре I Zwicky 1, которая находится в 100 миллионах световых лет от Земли, чтобы исследовать вылетающие лучи.
В дополнение к ожидаемым вспышкам они обнаружили вокруг сверхмассивной черной дыры более мелкие рентгеновские "эхо". Световая сигнатура этих пульсирующих лучей показала, что это были те же самые рентгеновские вспышки, но отраженные с обратной стороны - значит, гравитация сверхмассивной черной дыры действительно искривила пространство-время, таким образом, изгибая лучи в направлении, которое затем можно было обнаружить с помощью специализированных телескопов. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, подтверждают ключевое предсказание общей теории относительности Эйнштейна.
Еще в 1915 году Эйнштейн описал, каким образом свет может огибать сверхмассивные черные дыры. Но "пятьдесят лет назад, когда астрофизики начали рассуждать о том, как может вести себя магнитное поле вблизи черной дыры, они даже не подозревали, что однажды у нас появятся методы, позволяющие наблюдать это непосредственно и увидеть общую теорию относительности Эйнштейна в действии", - сказал в своем заявлении Роджер Бландфорд, астрофизик и соавтор статьи.
Это исследование является первым подтверждением того, что предсказал знаменитый физик более полувека назад.
"Хотя мы и раньше видели сигнатуру рентгеновского эха, до сих пор не было возможности отделить эхо, которое приходит из-за черной дыры и изгибается в нашу линию видимости", - сказал изданию Technology Review Эдвард Кэкетт, астроном из Университета штата Уэйн, не участвовавший в исследовании. "Это позволит лучше отобразить, как вещи падают в черные дыры и как черные дыры изгибают пространство-время вокруг себя".
Черные дыры - одна из самых больших загадок Вселенной, в прямом и переносном смысле. Получение возможности увидеть дальнюю сторону черной дыры - монументальный шаг для астрофизики, который еще на один шаг приближает ученых к разгадке ее тайн, например, как она растет, как принимает и высвобождает энергию и как помогает галактикам формироваться вокруг нее.
"Мы учимся использовать эти эхосигналы... для реконструкции изображения экстремальной среды непосредственно за пределами черной дыры", - сказал VICE Дэн Уилкинс, астрофизик из Стэнфордского университета и ведущий автор исследования.
Конечно, для получения изображений такого калибра требуется мощная аппаратура. Эти рентгеновские лучи были обнаружены с помощью двух специализированных телескопов: NuSTAR НАСА и XMM-Newton Европейского космического агентства (ЕКА). ЕКА работает над новой рентгеновской обсерваторией "Афина", которая, как надеются астрофизики, даст им больше шансов заглянуть за эти черные дыры с беспрецедентным разрешением.
"Если вы хотите понять, как формируются галактики, - сказал Уилкинс в интервью Technology Review, - вам действительно необходимо понять эти процессы за пределами черной дыры, которые способны высвободить эти огромные количества энергии и мощности, эти удивительно яркие источники света, которые мы изучаем".
Поправка от 30 июля 2021 года: В предыдущей версии этой статьи был неверно указан год публикации Эйнштейном общей теории относительности. Она была опубликована в 1915, а не в 1963 году.