Астрономы впервые зафиксировали, как чёрная дыра «закручивает» пространство-время

Международная команда астрономов впервые получила прямое доказательство того, как вращающаяся сверхмассивная чёрная дыра «закручивает» окружающее пространство-время. Это явление, предсказанное общей теорией относительности Эйнштейна, называется прецессией Лензе — Тирринга или эффектом увлечения инерциальных систем отсчёта.

Исследователи из Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук и Кардиффского университета изучали событие приливного разрушения AT2020afhd, когда звезда была разорвана гравитацией чёрной дыры. Остатки звезды образовали вращающийся аккреционный диск, из которого со скоростью, близкой к световой, вырывались джеты — струи вещества.

Анализируя данные в рентгеновском и радиодиапазоне с космической обсерватории Swift и радиотелескопа VLA, учёные обнаружили, что и диск, и джет колеблются синхронно с периодом в 20 дней. Это «покачивание» и стало ключевым признаком того, что вращающаяся чёрная дыра увлекает за собой ткань пространства-времени, подобно тому как вращающийся волчок создаёт водоворот в воде.

«Наше исследование показывает наиболее убедительные на сегодняшний день доказательства прецессии Лензе — Тирринга, — заявил соавтор работы доктор Козимо Инсерра из Кардиффского университета. — Это настоящий подарок для физиков, поскольку мы подтверждаем предсказания, сделанные более века назад».

По его словам, наблюдения также раскрывают новую информацию о природе событий приливного разрушения. В отличие от других подобных событий, сигнал от AT2020afhd демонстрировал краткосрочные изменения, которые нельзя объяснить только выбросом энергии. Это окончательно подтвердило наличие эффекта увлечения и открыло новый метод исследования чёрных дыр.

Доктор Инсерра пояснил, что массивный вращающийся объект, подобный чёрной дыре, создаёт гравитомагнитное поле, влияющее на движение близлежащих звёзд и других космических объектов. Работа, опубликованная в журнале Science Advances, не только подтверждает фундаментальное предсказание теории Эйнштейна, но и поможет учёным лучше понять физику аккреции, механизм формирования джетов и измерить вращение чёрных дыр.