петък, 29 март 2024 г.

Предсказано от Айнщайн: Учени видяха „огъването“ на светлината около черна дупка

През 1916 г. Алберт Айнщайн слага последните щрихи в своята Обща теория на относителността. Едно пътешествие, започнало през 1905 г. с опитите му да примири теориите на гравитацията на Нютон със законите на електромагнетизма.

Веднъж завършена теорията на Айнщайн предоставя единно описание на гравитацията като свойство на Космоса, където масивни обекти променят кривината на пространство-времето заедно с всичко около тях.

Нещо повече, уравненията на полето на Айнщайн предсказват съществуването на черни дупки – толкова масивни обекти, че дори светлината не може да избяга от тях.

Теорията също така прогнозира, че черните дупки ще огъват светлината в близост и този ефект ще може да се използва от астрономите за наблюдение на по-отдалечени обекти.

Разчитайки на тази техника, международен екип от учени прави безпрецедентен подвиг, като наблюдава светлина от рентгеново излъчване зад черна дупка.

Екипът е ръководен от д-р Дан Уилкинс, астрофизик от Института по астрофизика на частиците и космологията в Станфордския университет и стипендиант на НАСА. Към него се присъединяват изследователи от университета „Света Мери“ в Халифакс, Нова Скотия; Институтът за гравитация към Държавния университет в Пенсилвания и Холандският институт за космически изследвания SRON.

Диаграма, показваща как екстремната гравитация на черна дупка ще направи рентгеновото ехо видимо от далечната страна на диска

ESA 

 

Използвайки космическите телескопи XMM-Newton на ESA и NuSTAR на НАСА, Уилкинс и неговият екип наблюдават ярки рентгенови лъчения, идващи от супермасивна черна дупка (SMBH), разположена в центъра на I Zwicky 1 – спирална галактика, разположена на 1800 светлинни години от Земята.

Астрономите не са очаквали да видят това, но поради изключителната гравитация на SMBH, която идва от обект с 10 милиона слънчеви маси, излъчванията зад нея стават видими за космическите телескопи.

Откритието е направено в хода на проучване, предназначено да научи повече за ярката и мистериозна рентгенова светлина, която заобикаля хоризонта на събитията около черната дупка. Смята се, че тази „корона“ е резултат от газ, който непрекъснато се поглъща от черната дупка и образува въртящ се диск около нея.

Тъй като пръстенът се ускорява до скоростта на светлината, той се нагрява до милиони градуси и генерира магнитни полета, които се усукват като възли.

В крайна сметка тези полета се изкривяват до такава степен, че освобождават цялата енергия, която са съхранявали в себе си. След това тази енергия се прехвърля към материята в околния диск, който произвежда „короната“ на високоенергийните рентгенови електрони.

Рентгеновите изблици за първи път стават видими за Уилкинс и неговия екип като светлинно ехо, отразено от падащите газови частици, натрупани върху повърхността на черната дупка.

В този случай наблюдаваният рентгенов изблик е толкова ярък, че някои от рентгеновите лъчи проблясват върху диска с газ, попадащ в черната дупка.

Светлината от тези светкавици се огъва от силната гравитация на черната дупка и става видима за телескопите, макар и с леко закъснение.

Обсерваторията XMM-Newton на ESA е стартирана през 1999 г. за изследване на междузвездни източници на рентгенови лъчи

ESA

 

Екипът успява да различи откъде идват рентгеновите светкавици въз основа на специфичните „цветове“ на светлината (специфичната дължина на вълната), която излъчват.

Цветовете на рентгеновите лъчи, идващи от далечната страна на черната дупка, са били леко променени от екстремната гравитационна среда. Като добавим към това факта, че рентгеновото ехо се виждат в различно време в зависимост от това от коя страна на диска е отразено, то съдържа много информация за случващото се около една черна дупка.

В резултат на това тези наблюдения не само потвърждават поведението, предсказано от Общата теория на относителността, но и позволяват на екипа да изследва процесите, протичащи зад черна дупка, и това става за първи път.

В близко бъдеще Уилкинс и неговият екип искат да използват тази техника, за да създадат 3D карта на околностите на черната дупка и да изследват други мистерии на тези загадъчни обекти.

Например те искат да разгадаят мистерията как короната е произвела толкова ярки рентгенови изблици. Тези мисии ще продължат да разчитат на космическия телескоп XMM-Newton, както и на предложената от ESA рентгенова обсерватория от ново поколение, известна като Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics (ATHENA).

Тези и други космически телескопи, внучета на легендарния Хъбъл, планирани за изстрелване през следващите години, обещават да разкрият много повече за онези области на Вселената, които не можем да видим, и да хвърлят повече светлина върху многото й мистерии.

Последни новини

google-site-verification: google8d719d63843e6dc9.html