Czarne dziury „zawracają” światło jak bumerang

Zapewne większość słyszała, że nic nie ucieknie z pola grawitacyjnego czarnej dziury, nawet światło. Jest to oczywiście prawda, ale tylko w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury. Nieco dalej, czyli w dyskach z materiału wirującego wokół czarnych dziur – światło jest w stanie ucieć. W rzeczywistości jest to powód, dla którego aktywnie rosnące czarne dziury świecą promieniowaniem rentgenowskim.

Obecnie, najnowsze badania opublikowane w The Astrophysical Journal, dostarczają dowodów, że w rzeczywistości nie całe światło jest w stanie w łatwy sposob uciec z dysku otaczającego czarną dziurę. Część światła ulega ogromnej sile przyciągania czarnej dziury, zawraca w jej kierunku by w końcu ostatecznie uciec.

„Widzieliśmy światło docierające bardzo blisko czarnej dziury, która próbuje uciec, ale zamiast tego jest przyciągane przez czarną dziurę jak bumerang” – mówi Riley Connors, główny autor nowego badania i doktorant w Caltech. „Jest to coś, co zostało przewidziane już w latach siedemdziesiątych, ale do tej pory nie zostało zaobserwowane”.

Nowe odkrycie były możliwe dzięki przeczesaniu archiwalnych obserwacji z nieistniejącej już misji NASA Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), która zakończyła się w 2012 roku. Naukowcy przyjrzeli się czarnej dziurze, która krąży wokół gwiazdy podobnej do Słońca – para ta nosi nazwę XTE J1550-564. Czarna dziura „karmi się” tą gwiazdą pobierając materiał do siebie, a dokładniej do płaskiej struktury wokół niej zwanej dyskiem akrecyjnym. Przyjrzawszy się uważnie promieniowaniu rentgenowskiemu dochodzącemu z dysku, gdy światło krąży w kierunku czarnej dziury, zespół znalazł oznaki wskazujące, że światło zostało wygięte z powrotem w kierunku dysku i odbite.

„Dysk zasadniczo zaczyna świecić” – mówi współautor Javier Garcia, asystent profesora fizyki w Caltech. „Teoretycy przewidzieli, jaka część światła ugnie się z powrotem na dysku, a teraz, po raz pierwszy, potwierdziliśmy te prognozy”.

Naukowcy twierdzą, że nowe wyniki stanowią kolejne pośrednie potwierdzenie ogólnej teorii względności Alberta Einsteina. Mogę one także pomóc w przyszłych pomiarach prędkości wirowania czarnych dziur, co w dalszym ciągu jest słabo poznane.

„Ponieważ czarne dziury mogą potencjalnie wirować bardzo szybko, nie tylko zginają światło, ale również go przekręcają” – mówi Connors. „Te ostatnie obserwacje to kolejny element układanki polegającej na próbie ustalenia, jak szybko wirują czarne dziury”.

Nowe badanie nosi tytuł „Dowody na promieniowanie dysku zwrotnego w binarnym XTEJ1550-564 rentgenowskim czarnej dziury” („Evidence for Returning Disk Radiation in the Black Hole X-ray Binary XTEJ1550-564”).

Źródło oraz grafika: https://phys.org/news/2020-04-black-hole.html

Leave a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *