© Фото: ESA/ATG medialab.
Материя в окрестностях черной дыры вращается вокруг нее не по прямой линии, как считалось раньше, а "качается" вверх и вниз, подобно волнам в воронке в ванной или в стакане с водой, заявляют астрономы в статье, опубликованной в журнале MNRAS.
"Этот процесс можно сравнить с тем, если бы вы взяли ложку, засунули ее в банку с медом и начали ее вращать. Представьте, что мед – это пространство, и все "вкрапления", которые в нем есть, будут увлекаться движением и вращениями ложки. В реальном мире это будет означать то, что характер движения любого объекта, вращающегося вокруг крутящейся черной дыры, будет меняться вместе с ее движением", — заявил Адам Ингрэм (Adam Ingram) из университета Амстердама (Нидерланды).
После открытия первых черных дыр в 80 годах прошлого века и рентгеновского излучения, исходящего от их диска аккреции – "бублика" материи, пожираемого черной дырой, ученые столкнулись с первой загадкой этих необычных объектов. Они обнаружили, что их свечение "мерцало", плавно меняя свою яркость с периодичностью примерно в десятки секунд или доли секунды.
Ингрэм и его коллеги выяснили, почему это происходит, наблюдая за черной дырой H 1743-322 в созвездии Скорпиона, удаленной от Земли на расстояние в 30 тысяч световых лет, при помощи двух орбитальных телескопов – европейского XMM-Newton и американского NuSTAR.
Многодневные наблюдения за этой черной дырой позволили ученым найти необычные сдвиги линий железа в рентгеновском спектре диска аккреции черной дыры, впервые указавшие на то, что он качается, подобно волнам в стакане размешиваемой воды, во время вращения вокруг черной дыры. Эти качания и порождают те квазипериодические колебания в яркости рентгена, открытые в 80 годах 20 века.
Как объясняет Ингрэм, подобное поведение предсказывается теорией относительности — ученые называют его гравитационной прецессией, или же эффектом Лензе-Тирринга. Он представляет собой релятивистский аналог так называемой силы Кориолиса – знакомой всем по урокам школьной географии концепции, объясняющей то, почему правые берега рек в странах северного полушария являтся более крутыми, а ветра – отклоняются на запад. В космосе это проявляется в том, что вращение любого объекта заставляет орбиты его спутников "качаться" вверх и вниз.
Черные дыры являются не единственным примером работы эффекта Лензе-Тирринга в космосе – ранее аналогичное поведение было зафиксировано для систем из белых карликов и нейтронных звезд. Открытие его более мощного аналога у черных дыр, как отмечает Ингрэм, поможет ученым более строго проверить выкладки теории относительности, а также точнее измерять массы черных дыр.
