Чёрная дыра сорвала маску: гибель звезды показала эффект, который считали недостижимым

Когда гибель звезды становится научным экспериментом

Чёрные дыры долго остаются незаметными, пока поблизости нет источника материи. Они не излучают свет и почти не выдают своего присутствия. Однако всё меняется, если звезда подходит слишком близко и попадает под действие колоссальных гравитационных сил. Светило разрывается на части, а высвобождаемая энергия делает событие видимым для телескопов.

Именно так произошло с событием AT2020afhd — редким примером разрушения звезды приливными силами. Чёрная дыра массой около пяти миллионов Солнц разорвала объект, сформировав быстро вращающийся диск раскалённой плазмы. Часть вещества была выброшена в виде узкого релятивистского джета, движущегося с огромной скоростью.

Пространство-время в движении

Наблюдения в рентгеновском и радиодиапазоне показали необычную особенность: диск и джет колебались синхронно, повторяя цикл примерно каждые двадцать дней. Такая регулярность сразу привлекла внимание исследователей. Подобные осцилляции невозможно объяснить обычными процессами аккреции вещества.

Учёные пришли к выводу, что наблюдают редкое проявление эффекта Лензе — Тирринга. Этот эффект описывает ситуацию, когда массивный вращающийся объект не только искривляет пространство-время, но и заставляет его "увлекаться" вращением, подобно вихрю в жидкости.

Предсказание Эйнштейна, проверенное катастрофой

Идея увлечения системы отсчёта была сформулирована более ста лет назад. Ещё в 1913 году Альберт Эйнштейн предположил существование подобного эффекта, а позже Йозеф Лензе и Ханс Тирринг вывели его строгую математическую формулу. Согласно теории, вращающееся массивное тело создаёт гравитомагнитное поле — аналог магнитного поля у вращающегося заряда.

"Вращающаяся чёрная дыра действует подобно гигантскому магниту, влияя на движение окружающей материи", — объясняет соавтор исследования, учёный Кардиффского университета Косимо Инсерра.

Ранее эффект удавалось измерить лишь в сравнительно спокойных условиях — вблизи Земли с помощью спутников, около Юпитера благодаря миссии Juno или при изучении пульсаров. Впервые столь чёткий сигнал был зафиксирован у сверхмассивной чёрной дыры на расстоянии миллионов световых лет.

Почему AT2020afhd стал исключением

Большинство подобных разрушений звёзд сопровождаются стабильным радиосигналом. В случае AT2020afhd картина оказалась иной: данные менялись на коротких временных интервалах, что указывало на сложную динамику диска и джета. Именно это сделало событие идеальной "лабораторией" для проверки теории относительности в экстремальных условиях.

Открытие не только подтвердило давнюю гипотезу, но и предложило новый инструмент для изучения свойств чёрных дыр, включая их вращение и структуру окружающего пространства-времени.

Сравнение: обычное разрушение звезды и AT2020afhd

При стандартных событиях приливного разрушения звезды астрономы фиксируют ровный спад излучения и относительно предсказуемое поведение аккреционного диска. AT2020afhd отличался регулярными колебаниями и синхронной работой диска и джета. Это позволило напрямую связать наблюдаемые сигналы с вращением самой чёрной дыры. В результате исследователи получили редкую возможность "увидеть" влияние гравитации на структуру пространства-времени.

Плюсы и минусы наблюдений таких событий

Подобные космические катастрофы имеют очевидную научную ценность. Они дают доступ к процессам, недоступным в лабораторных условиях, и позволяют проверять фундаментальные физические теории.

К преимуществам относятся: