В нова статия бе разкрита подробната механика на това как материята пада върху черна дупка отвъд хоризонта на събитията.

Както предвижда теорията на Айнщайн за гравитацията, има момент, в който материята спира да обикаля около черната дупка и пада право надолу, спускайки се рязко отвъд точката, от която няма връщане.

Сега, в рентгеновите данни на активна черна дупка, най-накрая видяхме доказателство за съществуването на тази "падаща област".

"Теорията на Айнщайн предвиждаше, че този последен скок ще съществува, но за първи път успяхме да докажем, че той се случва", казва физикът теоретик Андрю Мъмъри от Оксфордския университет в Обединеното кралство.

"Представете си го като река, която се превръща във водопад - досега разглеждахме реката. Това е първият ни поглед към водопада."

Материята, която се движи към черна дупка, не следва права линия. Тя се върти в кръг, подобно на водата, която се върти спираловидно и неумолимо към канала. Това не е празно сравнение: то е толкова подходящо, че учените използват въртящите се водни вихри, за да изучават средата около черните дупки.

Изследването на самите черни дупки е малко по-сложно, тъй като изкривеното пространство-време около тях е много силно.

Още преди десетилетия теоретичните трудове на Алберт Айнщайн предсказват, че при определена близост до черната дупка материята вече няма да може да следва стабилна кръгова орбита и ще пада право надолу - като вода през ръба на аналогичния отводнителен канал.

Няма причина да смятаме, че това не е така - материята трябва да премине хоризонта на събитията по някакъв начин, а теорията на Айнщайн за гравитацията е издържала на всички проверки - но това, за което астрофизиците не са били сигурни, е дали ще можем да го открием.

Работата на Мъмъри и колегите му се състои от няколко части. Една от тях беше разработването на числени симулации и модели, които изобразяват потъващата област, за да разкрият вида на излъчваната от нея светлина. След това те се нуждаеха от доказателства от наблюдения, които да съдържат същото излъчване на потъващата област.

Въпросната черна дупка се намира в система, отдалечена на около 10 000 светлинни години, наречена MAXI J1820+070. Тази система съдържа черна дупка с маса около 8.5 пъти по-голяма от масата на Слънцето и двойна звезда спътник, от която черната дупка отнема материал, докато двойката обекти се върти в орбита, като се захранва с изблици, които се проявяват като рентгенови трептения.

Астрономите наблюдават тази черна дупка, за да разберат по-добре нейното поведение, така че изследователите успяха да получат достъп до много висококачествени данни, получени с помощта на рентгеновите инструменти NuSTAR и NICER в ниска околоземна орбита. По-специално те се фокусираха върху избухването, което се случи през 2018 г.

Предишни изследвания отбелязаха, че при наблюденията на това избухване е открито допълнително сияние, което не може да бъде обяснено.

В проучване от 2020 г. се изказва предположение, че това сияние може да се появи в най-вътрешната област на стабилната кръгова орбита - т.е. в зоната на потапяне. Мъмъри и колегите му изследваха това сияние с особено внимание и установиха, че то съвпада с излъчването, което получиха от своите симулации.

Това, казват изследователите, окончателно установява безспорно съществуването на зоната на потапяне, като ни дава нова сонда за екстремния гравитационен режим в областта непосредствено извън хоризонта на събитията на черна дупка.

"Това, което е наистина вълнуващо, е, че в галактиката има много черни дупки и сега разполагаме с нова мощна техника за използването ѝ за изучаване на най-силните известни гравитационни полета", казва Мъмъри.

"Смятаме, че това представлява вълнуващо ново развитие в изучаването на черните дупки, което ни позволява да изследваме тази последна област около тях.

Снимка: Unsplash/NASA/CXC/M. Weiss

Виж още: Casio с модерна версия на първия в света цифров часовник с автоматичен календар, за да отбележи 50-ия му рожден ден