Po raz pierwszy astronomowie bezpośrednio wykryli światło zza supermasywnej czarnej dziury. To odkrycie po raz kolejny dowodzi, że Albert Einstein miał rację formułując swoją ogólną teorię względności.
Naukowcy obserwowali czarną dziurę przy pomocy teleskopu XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej i teleskopu NuSTAR należącego do NASA. Obiekt jest około 10 milionów razy masywniejszy niż nasze Słońce i znajduje się w centrum pobliskiej galaktyki spiralnej zwanej I Zwicky, znajdującej się 1800 milionów lat świetlnych od Ziemi.
Czarna dziura robi coś nieoczekiwanego
Po zaobserwowaniu serii jasnych rozbłysków promieni rentgenowskich wydarzyło się coś bezprecedensowego. Naukowcy zauważyli kolejne błyski, które były mniejsze, późniejsze i miały inne „kolory” niż te poprzedzające. Według badań opublikowanych w czasopiśmie Nature, „echa” światła wydawały się zgodne z promieniami rentgenowskimi odbitymi zza czarnej dziury. Badacze nie spodziewali się, że światło może tam powstać. O podobnych badaniach pisaliśmy już na naszym blogu, na przykład w tekście „Czy czarne dziury promieniują?”.
Przyciąganie grawitacyjne czarnych dziur jest tak silne, że światło nie jest w stanie z nich uciec. Jednak światło może „odbijać się” jak echo, „owijać się” wokół tyłu czarnej dziury i w ten sposób pozwalać się zaobserwować.
Dan Wilkins, główny autor badania, powiedział, że „każde światło, które wpada do czarnej dziury, nie jest stanie z niej wyjść. Nie powinniśmy więc być w stanie zobaczyć niczego, co znajduje się za czarną dziurą. Powodem, dla którego jednak coś widzimy, jest to, że ta czarna dziura zakrzywia przestrzeń, zaginając światło i skręcając wokół siebie pola magnetyczne”.
Albert Einstein przewidział zdolność grawitacji czarnej dziury do zaginania światła już w 1916 roku, ale nigdy nie zostało to potwierdzone.
Roger Blandford, współautor badania, powiedział, że „pięćdziesiąt lat temu, kiedy astrofizycy zaczęli spekulować na temat tego, jak pole magnetyczne może zachowywać się w pobliżu czarnej dziury, nie mieli pojęcia, że pewnego dnia możemy mieć techniki umożliwiające bezpośrednią obserwację tego zjawiska i zaobserwowanie ogólnej teorii względności Einsteina w działaniu”.
Przypadkowo potwierdzona ogólna teoria względności Einsteina
Naukowcy nawet nie zajmowali się próbami potwierdzenia teorii Einsteina. Początkowo mieli nadzieję odkryć tajemnicę dziwnej cechy czarnych dziur, znanej jako korona, czyli źródła jasnego promieniowania rentgenowskiego.
Dan Wilkins powiedział: „od kilku lat buduję teoretyczne przewidywania dotyczące tego, jak te echa się prezentują. Widziałem je już w teorii, którą rozwijałem, więc kiedy zobaczyłem je w obserwacjach teleskopowych, mogłem ustalić związek”.
Dominująca teoria głosi, że korona tworzy się po tym, jak gaz w sposób ciągły wpada do czarnej dziury, tworząc wokół niej wirujący dysk, „jak woda spływająca do kanalizacji”. Dysk gazowy jest następnie podgrzewany do milionów stopni, generując skręcone pole magnetyczne, które w końcu pęka, uwalniając swoją energię i wytwarzając koronę.
Wilkins powiedział, że „pole magnetyczne, które wiąże się, a następnie zbliża do czarnej dziury, ogrzewa wszystko wokół niej i wytwarza elektrony o wysokiej energii, które następnie wytwarzają promieniowanie rentgenowskie”. Na naszym blogu zajmowaliśmy się już podobnymi tematami, m.in. w tekście „Pole magnetyczne na krawędzi czarnej dziury”.
Astronomowie mają nadzieję, że będą mogli wykorzystać różne „kolory” obserwowane, gdy echa promieniowania rentgenowskiego przemieszczają się wokół czarnej dziury. Chcą w ten sposób stworzyć trójwymiarową mapę otoczenia czarnej dziury. Mają także nadzieję dowiedzieć się, w jaki sposób korona wytwarza tak jasne rozbłyski.