Предложен новый метод обнаружения черных дыр

Российские ученые вместе с итальянскими коллегами предложили регистрировать черные дыры по силуэту на фоне раскаленного вещества, которое они «пожирают». Возможно, этот метод поможет решить чрезвычайно сложную задачу исследования этих объектов.

Астрономия изучает небесные тела с помощью их изображений — в видимом, инфракрасном, радио— и целом ряде других диапазонов. Однако с черными дырами это сделать очень сложно, поскольку их гравитация настолько сильна, что свет не может вырваться за пределы окружающего их горизонта событий. Его условно считают границей черной дыры, в том числе потому, что по сути неизвестно, что именно за ним находится. Обо всем, что попадает внутрь горизонта событий, сложно узнать что-то более подробно.

Горизонтом событий астрономы называют условную границу в пространстве-времени, которая, в частности, разделяет события на те, о которых можно что-то узнать, и те, о которых узнать ничего нельзя.

Есть, однако, ситуации, когда черные дыры можно наблюдать косвенно — когда черная дыра находится между земным наблюдателем и другим далеким объектом (например, другой галактикой). В этом случае черная дыра искажает свет от этого объекта, образуя своеобразную линзу, и сама частично заслоняет его. Это практически единственный источник информации о подобных объектах.
К сожалению, в ряде случаев такую технику наблюдений невозможно использовать. В частности, это не работает со сверхмассивной черной дырой Стрелец А*, которая находится в центре нашей Галактики. Ядро Млечного Пути насыщено звездами и пылью, поэтому сейчас мы почти ничего не можем узнать о Стрельце А*.

Ученые из Института ядерных исследований РАН и МФТИ вместе с итальянскими астрономами рассмотрели вопрос о том, как именно гравитация такой черной дыры будет влиять на свет от аккреционного диска черной дыры. Аккреционный диск — это кольцо из материи, которая черная дыра притянула к себе из окружающего пространства и начала поглощать. Это вещество образует кольцо вокруг черной дыры — примерно так же, как вещество, притягиваемое Сатурном, образует его кольца. Однако благодаря очень большой гравитации черной дыры материя в аккреционном диске вращается крайне быстро, отчего разогревается до тысяч градусов, превращаясь в плазму. Из-за нагрева она активно излучает в различных диапазонах, включая рентгеновский.

Читайте также: Темная материя и энергия провалились в черную дыру. Не исключено, что на самом деле никакой темной материи и энергии в их привычном представлении не существует

По расчетам ученых, часть фотонов из более далекой от земного наблюдателя части аккреционного диска, пройдя близ горизонта событий черной дыры, заметно теряет свою энергию, то есть становится более «красной» (чем меньше энергия фотона, тем больше он испытывает красное смещение). Таким образом, на снимках черных дыр, активно поглощающих вещество — с активным аккреционным диском — будет выделяться область, фактически представляющая собой силуэт черной дыры. Причем он получен не за счет «подсветки» далеким фоновым небесным телом, а за счет ее же, черной дыры, аккреционного диска. То есть то самое вещество, которое черная дыра «пожирает», и станет источником информации о ее форме.

Это означает, что в теории есть возможность получить довольно точную «картинку» силуэта черной дыры, более точную, чем в другом случае. А в случае с черной дырой Стрелец А* астрономы смогут даже достаточно точно определить скорость ее вращения. Определив это с высокой точностью, астрономы смогут понять эволюцию и всей нашей Галактики, в которой сверхмассивная черная дыра играет одну из главных ролей.