Studie dokazuje, že černé díry mají „potopenou oblast“, přesně jak předpověděl Einstein

Přihlaste se k odběru vědeckého zpravodaje CNN Wonder Theory. Prozkoumejte vesmír se zprávami o fascinujících objevech, vědeckém pokroku a dalších.

CNN
—

Albert Einstein měl pravdu: na okraji černých děr existuje oblast, kde hmota již nemůže zůstat na jejich oběžné dráze a místo toho do nich padá, jak předpovídala jeho teorie gravitace.

Pomocí dalekohledů schopných detekovat rentgenové záření tým astronomů poprvé pozoroval tuto oblast – nazývanou „zóna potopení“ – v černé díře asi 10 000 světelných let od Země. „Ignorovali jsme tuto oblast, protože jsme neměli data,“ řekl vědecký pracovník Andrew Mummery, hlavní autor studie. Stay Byl zveřejněn ve čtvrtek v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. „Ale teď, když jsme to udělali, nemůžeme to vysvětlit jinak.“

Není to poprvé, co černé díry pomohly potvrdit Einsteinovu velkou teorii, známou také jako obecná teorie relativity. První snímek černé díry pořízený v roce 2019 již dříve posílil základní předpoklad revolučního fyzika, že gravitace je jen hmota, která ohýbá strukturu časoprostoru.

V průběhu let se ukázalo, že mnoho dalších Einsteinových předpovědí bylo správných. mezi nimi Gravitační vlny a globální rychlostní limit. „V tuto chvíli je to tvrdý chlap, proti kterému se dá sázet,“ řekl Mummery, člen Leverhulme-Pierls na katedře fyziky na Oxfordské univerzitě ve Spojeném království.

„Šli jsme hledat konkrétně tohle – to byl vždycky plán, diskutovali jsme o tom, jestli to budeme schopni najít, opravdu dlouho,“ řekl Mummery „Lidé říkali, že to není možné, takže potvrdit, že to existuje.“ opravdu vzrušující.“

Pozorovaná černá díra se nachází v systému zvaném MAXI J1820 + 070, který se skládá z hvězdy menší než Slunce a samotné černé díry. odhadnutý Při 7 až 8 hmotnostech Slunce. Astronomové použili vesmírné teleskopy NuSTAR a NICER NASA, aby shromáždili data a pochopili, jak je horký plyn, nazývaný plazma, nasáván z hvězdy do černé díry.

NuSTAR je zkratka pro Nuclear Spectroscopic Telescope Array Točí se kolem ZeměNICER, oficiálně známý jako Neutron Star Interior Composition Explorer, se nachází na Mezinárodní vesmírné stanici.

„Kolem těchto černých děr jsou velké disky materiálu obíhající kolem blízkých hvězd,“ řekl Mummery. „Většina z nich je stabilní, což znamená, že mohou vesele proudit, je to jako řeka, zatímco zatopená oblast je jako okraj vodopádu – veškerá vaše podpora je pryč a mlátíte se do hlavy,“ dodal: „Většina z toho, co můžete vidět, je řeka, ale na konci je tato malá oblast, což je v podstatě to, co jsme našli,“ s tím, že ačkoliv byla „řeka“ široce pozorována, je to první důkaz o existenci řeky.“ „řeka.“

Na rozdíl od horizontu událostí, který je blíže středu černé díry a nedovolí ničemu uniknout, včetně světla a záření, v „pontápěčské zóně“ může světlo stále unikat, ale věc je odsouzena k silné gravitaci. . vysvětlit.

Výsledky studie by mohly astronomům pomoci lépe porozumět vzniku a vývoji černých děr. „Skutečně se o tom můžeme dozvědět studiem této oblasti, protože je přímo na okraji, takže nám poskytuje nejvíce informací,“ řekl Mummery.

Jediné, co ve studii chybí, je skutečný obraz černé díry, protože je tak malá a vzdálená. Ale jiný tým oxfordských výzkumníků pracuje na něčem ještě lepším než jen na fotografii: na prvním filmu černé díry. Aby toho dosáhl, tým bude muset nejprve postavit novou observatoř Africký milimetrový dalekohled v Namibii, od kterého Momiri očekává, že bude online do deseti let. Dalekohled, který se připojí k mezinárodní spolupráci Event Horizon Telescope, která zachytila ​​průkopnický snímek černé díry z roku 2019, umožní vědcům pozorovat a fotografovat velké černé díry v centru Mléčné dráhy i mimo ni.

Podle Christophera Reynoldse, profesora astronomie na University of Maryland, College Park, je nalezení skutečných důkazů o „zóně potopení“ důležitým krokem, který vědcům umožní výrazně zlepšit modely chování hmoty kolem černé díry. „Dalo by se například použít k měření rychlosti rotace černé díry,“ řekl Reynolds, který se na studii nepodílel.

Dan Wilkins, vědecký pracovník na Stanfordské univerzitě v Kalifornii, to nazývá vzrušujícím vývojem a poukazuje na to, že jde o vzrušující vývoj. V roce 2018 došlo k velmi jasné explozi Světlo z jedné z černých děr uvnitř naší galaxie v kombinaci s přebytkem vysokoenergetického rentgenového záření.

„V té době jsme předpokládali, že tento přebytek pochází z horkého materiálu v zóně potápění, ale neměli jsme úplnou teoretickou předpověď, jak bude tato emise vypadat,“ řekl Wilkins, který se také na studii nepodílel. Nová studie.

Dodal, že tato studie již provádí tyto výpočty pomocí Einsteinovy ​​teorie gravitace k předpovědi, jak bude vypadat rentgenové záření vycházející z materiálu v „subdukční zóně“ kolem černé díry, a porovnává je s daty z oné jasné exploze v 2013. 2018.

„Bude to velký objevný prostor pro příští desetiletí nebo tak, jak se podíváme na další generaci rentgenových teleskopů, které nám poskytnou podrobnější měření hlubších oblastí za horizonty událostí černých děr,“ řekl Wilkins. „.