Впервые астрономы непосредственно наблюдали, что быстро вращающаяся черная дыра «тянет» окружающее пространство-время, заставляя его подвергаться измеримым периодическим колебаниям. Это явление подтверждает ключевое предсказание, сделанное общей теорией относительности Эйнштейна более ста лет назад.Этот прорыв произошел в результате долгосрочного мониторинга события приливного разрушения, в ходе которого звезда разрывается на части черной дырой. Это открывает научному сообществу новое окно для изучения вращения черных дыр, структуры аккреционных дисков и механизма формирования джетов.
Исследование проводилось Национальной астрономической обсерваторией Китайской академии наук при участии Кардиффского университета и других учреждений. Целью наблюдения стало событие приливного разрушения под кодовым названием AT2020afhd — звезда разорвалась на части после того, как вошла в «радиус смерти» сверхмассивной черной дыры, а ее остатки образовали яркий аккреционный диск и выбросили струи материала, приближающиеся к скорости света. Анализируя рентгеновские и радиосигналы, излучаемые этим событием, команда обнаружила, что и аккреционный диск, и струя раскачивались синхронно, с циклом около 20 дней, демонстрируя стабильный скоординированный ритм «качания».
Исследования показывают, что это колебание представляет собой «прецессию Лензе-Тирринга», предсказанную общей теорией относительности, также известную как «эффект сопротивления системы отсчета»: вращающаяся черная дыра искажает и тянет окружающее пространство-время, вызывая медленное изменение орбитального направления близлежащей материи. Раньше ученые в основном делали выводы о существовании этого эффекта косвенными методами, но на этот раз впервые четкий сигнал о совместной прецессии диска и струи был непосредственно зафиксирован в системе аккреционного диска черной дыры.
В этом случае материал разорванной звезды быстро упал в черную дыру, образуя быстро вращающийся аккреционный диск и приводя в движение струи высокой энергии, выбрасываемые вдоль оси вращения черной дыры. Наблюдения показывают, что диск и струя не направлены устойчиво в одном направлении, а «кивают» как единое целое в пространстве. Это скоординированное изменение трудно объяснить традиционными флуктуациями энерговыделения, но оно вполне соответствует характеристикам прецессии, вызванной затягиванием пространства и времени.
Козимо Инсерра из Школы физики и астрономии Кардиффского университета, соавтор статьи, сказал, что это исследование предоставляет самые убедительные доказательства прецессии линзового тиллинга. «Подобно вращающемуся волчку, который создает водовороты в воде, черная дыра тянет за собой пространство-время». Он отметил, что в отличие от предыдущих событий приливных потрясений, когда радиосигнал был относительно стабильным, радиосигнал AT2020afhd имел краткосрочные изменения, которые нельзя было просто объяснить колебаниями выходной энергии, что еще больше усиливает объяснение сопротивления пространства-времени.
Чтобы выявить этот эффект, научно-исследовательская группа всесторонне использовала данные нескольких телескопов, включая космические телескопы в рентгеновском диапазоне, и радионаблюдения с наземной очень большой антенной решетки Карла Янски (VLA), одновременно проведя подробный анализ электромагнитного спектра события. Спектральные исследования помогают ученым уточнить состав и структуру сросшегося материала, тем самым проверяя с помощью теоретических моделей, соответствуют ли геометрическая конфигурация и динамическое поведение дисково-реактивной системы предсказаниям сопротивления кадра.
Исследователи подчеркнули, что это открытие не только еще раз подтверждает справедливость общей теории относительности в условиях экстремальной гравитации, но и предоставляет новые инструменты для измерения вращения черных дыр, понимания того, как материя попадает в черные дыры и как формируются высокоэнергетические струи. Ожидается, что такие приливные разрушения, как AT2020afhd, станут естественными лабораториями для систематического обнаружения «пространственно-временного вихря» черных дыр в будущем, что поможет людям в дальнейшем описывать истинный внешний вид самых экстремальных небесных тел во Вселенной.
Соответствующие результаты были опубликованы в журнале «Science Advances» 10 декабря 2025 года. Статья называется «Обнаружение дисковой струйной копрецессии при приливном разрушении» (Detection of disk-jet coprecession in the tidal Disruption event). Исследовательская группа полагает, что с вводом в эксплуатацию нового поколения многодиапазонных обзоров неба и высокочувствительных телескопов люди, как ожидается, будут улавливать аналогичные сигналы в более приливных разрушениях и систематически изображать «гравитационный вихрь» черных дыр, увлекающих пространство и время.
Составлено из /ScitechDaily