Detaljna mehanika kako materija pada na crnu rupu izvan horizonta događaja otkrivena je u novom radu, piše Science Alert.
Kao što predviđa Einsteinova teorija gravitacije, postoji tačka u kojoj materijal prestaje kružiti oko crne rupe i pada ravno dolje, strmoglavo padajući bez povratka.
Sada, u rendgenskim podacima aktivne crne rupe, konačno smo vidjeli dokaz da ovo 'područje poniranja' postoji.
"Einsteinova teorija predviđala je da će taj konačni pad postojati, ali ovo je prvi put da smo uspjeli pokazati da se to dogodilo", kaže teorijski fizičar Andrew Mummery sa Univerziteta Oxford u Velikoj Britaniji.
"Razmišljajte o tome kao o rijeci koja se pretvara u vodopad - do sada smo gledali u rijeku. Ovo je naš prvi pogled na vodopad."
Materija koja se probija prema crnoj rupi ne slijedi ravnu liniju. Kruži uokolo, poput vode koja se kovitla, spiralno se vrti, neumoljivo prema odvodu. Ovo nije besposlena usporedba: toliko je prikladna usporedba da naučnici koriste kovitlajuće vodene vrtloge za proučavanje okruženja oko crnih rupa.
Proučavanje samih crnih rupa malo je nezgodno, jer je iskrivljeni prostor-vrijeme oko njih tako ekstreman.
Ali, prije nekoliko desetljeća, teorijski rad Alberta Einsteina predvidio je da, na određenoj udaljenosti od crne rupe, materija više neće moći slijediti stabilnu kružnu orbitu, te će pasti ravno dolje – poput vode preko ruba tog analognog odvoda.
Nema razloga vjerovati da to nije slučaj – materija mora nekako prijeći horizont događaja, a Einsteinova teorija gravitacije izdržala je sveobuhvatno ispitivanje – ali ono u što astrofizičari nisu bili sigurni jest hoćemo li ili ne u stanju to otkriti.
Rad Mummeryja i njegovih kolega imao je više dijelova. Jedan od njih bio je razvoj numeričkih simulacija i modela koji prikazuju područje poniranja kako bi se otkrila vrsta svjetla koje emitira. Nakon toga, trebali su dokazi promatranja koji sadrže istu emisiju područja pada.
Crna rupa o kojoj je riječ nalazi se u sistemu udaljenom oko 10.000 svjetlosnih godina koji se zove MAXI J1820+070. Ovaj sistem sadrži crnu rupu oko 8,5 puta veću od mase Sunca – i binarnu zvijezdu pratilicu, s koje crna rupa skida materijal dok par objekata kruži, hraneći se u naletima koji se manifestiraju kao treperenje rendgenskih zraka.
Astronomi su promatrali ovu crnu rupu kako bi bolje razumjeli njezino ponašanje, tako da su istraživači mogli pristupiti vrlo kvalitetnim podacima dobivenim korištenjem X-ray NuSTAR i NICER instrumenata u niskoj Zemljinoj orbiti. Posebno su se fokusirali na ispad koji se dogodio 2018. godine.
Prethodne studije primijetile su da je u promatranjima ovog ispada otkriven dodatni sjaj koji se nije mogao sasvim objasniti.
Studija iz 2020. spekulirala je da bi ovaj sjaj mogao proizaći iz unutarnjeg najstabilnijeg područja kružne orbite – to jest, zone poniranja. Mummery i njegovi kolege proučavali su ovaj sjaj s posebnom pažnjom i otkrili da se podudara s emisijom koju su izveli iz svojih simulacija.
Ovo, kažu istraživači, konačno utvrđuje postojanje područja pada, bez pitanja, dajući nam novu sondu za ekstremni gravitacijski režim u regiji neposredno izvan horizonta događaja crne rupe.
"Ono što je stvarno uzbudljivo je da postoji mnogo crnih rupa u galaksiji, a mi sada imamo moćnu novu tehniku za njihovo korištenje za proučavanje najjačih poznatih gravitacijskih polja", kaže Mummery.
"Vjerujemo da ovo predstavlja uzbudljiv novi razvoj u proučavanju crnih rupa, što nam omogućuje da istražimo ovo konačno područje oko njih.
Tek tada možemo u potpunosti razumjeti gravitacijsku silu. Ovo konačno poniranje plazme događa se na samom rubu crne rupe i pokazuje kako materija reagira na gravitaciju u svom najjačem mogućem obliku."
