Астрономы зафиксировали "эхо" с обратной стороны сверхмассивной черной дыры

Это удалось благодаря электронам, которые разгоняются до околосветовых скоростей в окрестностях черной дыры и направляются к Земле

Ученые впервые сфотографировали "обратную сторону" сверхмассивной черной дыры. Для этого они наблюдали за частицами света, которые возникли позади нее. Притяжение черной дыры перенаправляло эти частицы в сторону Земли. Описание работы опубликовал научный журнал Nature.

Гравитация обычных и сверхмассивных черных дыр настолько велика, что ее нельзя преодолеть, не превысив скорость света. Из-за границы действия этого объекта – горизонта событий – не могут вырваться никакие объекты или излучение.

Советские астрофизики Рашид Сюняев и Николай Шакура показали, что этой участи могут избежать некоторые частицы света, которые подходят очень близко к горизонту событий. Для этого они должны двигаться в определенном направлении относительно линии горизонта событий. В таком случае гравитация разгоняет фотон и помогает ему "сбежать" из окрестностей черной дыры.

В теории благодаря этим частицам можно увидеть, что расположено непосредственно за черной дырой, а также больше узнать об излучении, которое вырабатывает окружающий ее диск аккреции – "бублик" из раскаленного газа и пыли, материя из которого постепенно падает на горизонт событий. Профессор Стэнфордского университета Роджер Блэндфорд и его коллеги получили подобные данные с помощью орбитальных рентгеновских телескопов NuSTAR и XMM-Newton.

Первоначально ученые наблюдали за черной дырой, которая расположена в центре галактики I Zw 1. Астрономы изучали ее "корону" – рентгеновское излучение высокой интенсивности, источником которого служит материя диска аккреции, падающая на горизонт событий. Свойства этого излучения напрямую отражают силу и структуру магнитных полей, которые находятся в окрестностях черной дыры.

Электроны, которые попадают в окрестности горизонта событий, эти поля разгоняют до околосветовых скоростей. Кроме того, электроны начинают излучать частицы света высоких энергий. Блэндфорд и его коллеги предположили, что часть из них может "сбежать" из окрестностей горизонта событий.

На протяжении нескольких дней астрономы наблюдали, как менялась интенсивность рентгеновского излучения от короны черной дыры в галактике I Zw 1. Ученые нашли у этого излучения своеобразное световое "эхо", которое запаздывало примерно на 12 минут.

Оно представляет собой излучение с "обратной стороны" черной дыры, источником которого были те же взаимодействия между диском аккреции и магнитными полями, что и более ранние рентгеновские вспышки. Это означает, что расстояние между короной черной дыры и горизонтом событий примерно в четыре раза больше, чем между центральной точкой черной дыры и горизонтом событий.

Ученые надеются, что дальнейшие наблюдения за "обратной стороной" черных дыр помогут уточнить, как взаимодействуют друг с другом их магнитные поля и диски аккреции. Это необходимо, чтобы узнать, как возникают джеты сверхмассивных черных дыр – узкие пучки из раскаленной материи, которые играют важную роль в эволюции всех галактик Вселенной.

Источник: TACC