Тень чёрной дыры: как это возможно?

Тень чёрной дыры
Тень чёрной дыры Sgr A*, находящейся в центре нашей галактики. Авторы и права: NASA.

Известно, что сфотографировать чёрную дыру очень сложно. Но когда она окружена материалом, у нас есть возможность увидеть дыру, вырезанную горизонтом событий. Но то, что мы видим на знаменитых изображениях чёрных дыр, – это не сам горизонт событий, а его увеличенная версия, известная как тень чёрной дыры.

Никакое вещество и даже свет не могут покинуть поверхность чёрной дыры, границу которую называют горизонтом событий. Из-за этого простого факта чёрные дыры представляют собой чрезвычайно сложные астрономические цели. Они не испускают собственного излучения (за исключением возможного экзотического квантового процесса, известного как излучение Хокинга, но оно слишком слабо, чтобы мы могли его зафиксировать). Кроме того, они не отражают и не преломляют окружающий свет, поэтому мы можем обнаружить их только на основе их влияния на окружающую среду.

Самый распространённый способ сделать это – найти аккреционные диски, представляющие собой кольца из материала, окружающего чёрную дыру, состоящую из материи, стекающей в горизонт событий. Когда вещество приближается к чёрной дыре, оно нагревается и испускает интенсивное излучение высокой энергии. Мы смогли наблюдать аккреционные диски вокруг чёрных дыр всех размеров: от чёрных дыр звёздной массы в окрестностях нашей галактики до сверхмассивных чёрных дыр, находящихся в сердцах большинства галактик.

Мы также смогли наблюдать гравитационные волны, испускаемые при слиянии чёрных дыр, и наблюдать, как звёзды вращаются вокруг центральных, невидимых объектов с сильной гравитацией.

Горизонт событий. Авторы и права: UniverseTodayRu.

Но несколько лет назад, телескоп Event Horizon смог по-новому взглянуть на чёрные дыры, напрямую визуализируя материал в окружении двух сверхмассивных чёрных дыр, одной в галактике Девы, а другой в нашей собственной. На изображениях видно призрачное свечение, окружающее пустоту полного небытия.

Эта пустота полного небытия и есть чёрная дыра, но сама чёрная дыра гораздо меньше, чем предполагает имеющееся изображение. То, что мы на самом деле наблюдаем в промежутке на изображениях, известно как тень. Само наличие тени обусловлено двумя причинами.

Должен быть горизонт событий, который создаст пустоту. Горизонт событий поглощает любой свет, излучаемый объектами за чёрной дырой, не позволяя этому свету достичь нас.

Однако, сама чёрная дыра обладает такой огромной гравитацией, что может искривлять и увеличивать фоновые объекты. Это приводит к тому, что тень чёрной дыры кажется намного больше, чем сам горизонт событий из-за этого эффекта увеличения.

Мощная гравитация чёрной дыры изменяет траекторию по которой движется свет в разных частях аккреционного диска. Авторы и права: UniverseTodayRu.

Это означает, что если бы вы подошли близко к чёрной дыре, она бы казалась намного больше, чем она есть на самом деле. По сути, из-за сильного искривления пространства-времени вы можете видеть вокруг чёрной дыры дальше, чем вокруг звезды или планеты. Как будто сфера чёрной дыры разворачивается перед вами, позволяя вам увидеть её значительно большей.

Свойства тени напрямую связаны со свойствами самой чёрной дыры, особенно с её массой и скоростью вращения. Нет другого астрофизического объекта, который может создать такую ​​тень, поэтому изображения телескопа Event Horizon являются прямым доказательством существования чёрных дыр. Кроме того, они служат прекрасным тестом общей теории относительности, потому что именно на этом языке мы понимаем природу теней.

Больше информации: YouTube

Оставьте комментарий