Пространство перестало быть неподвижным: возле чёрной дыры нашли эффект из учебников физики

В глубинах космоса астрономам удалось зафиксировать эффект, который десятилетиями существовал лишь в виде строгой теоретической модели. Речь идёт о едва заметном "покачивании" материи возле быстро вращающейся чёрной дыры, вызванном искривлением самого пространства-времени. Наблюдение стало возможным благодаря редкому разрушению звезды и синхронным измерениям в разных диапазонах излучения. Об этом сообщает Science Daily со ссылкой на материалы Кардиффского университета.

Когда теория наконец встречается с наблюдениями

Учёные представили первые прямые наблюдательные доказательства эффекта Лензе-Тирринга, также известного как релятивистская прецессия. Этот эффект возникает, когда вращающаяся чёрная дыра буквально "увлекает" за собой пространство-время, заставляя окружающее вещество менять ориентацию орбит. Подобные явления долгое время оставались недоступными для прямых измерений, в отличие от более стабильных сценариев, когда, как показывают наблюдения, чёрная дыра в центре галактики не разрушает близкие звёзды.

Исследование возглавили специалисты Национальных астрономических обсерваторий Китайской академии наук при участии Кардиффского университета. В центре внимания оказался объект AT2020afhd — событие приливного разрушения, при котором звезда была разорвана сверхмассивной чёрной дырой.

Звёздная гибель как космический эксперимент

После разрушения звёздное вещество сформировало плотный аккреционный диск, вращающийся вокруг чёрной дыры. Из этой структуры вырвались узкие джеты, разогнанные почти до скорости света. Именно их поведение позволило зафиксировать ключевой эффект.
Наблюдения в рентгеновском и радиодиапазонах выявили повторяющийся цикл колебаний продолжительностью около 20 дней. Диск и джет "качались" синхронно, что указывает на их общее движение в искривлённом пространстве-времени. Подобные данные дополняют современные методы изучения экстремальных объектов, наряду с результатами, где LIGO зафиксировал слияние объектов легче Солнца, расширяя представления о поведении материи в сильных гравитационных полях.

"Наше исследование даёт самые убедительные на сегодняшний день доказательства прецессии Лензе-Тирринга — ситуации, при которой чёрная дыра увлекает за собой пространство-время так же, как вращающийся волчок закручивает воду", — отметил читатель лекций Школы физики и астрономии Кардиффского университета Косимо Инсерра.

Почему именно этот сигнал оказался решающим

Для анализа команда использовала данные рентгеновской обсерватории Swift и радиотелескопа VLA, а также методы электромагнитной спектроскопии. Это позволило не только отследить колебания, но и изучить состав и структуру выброшенного вещества.

"В отличие от ранее изученных событий приливного разрушения, радиосигнал от AT2020afhd менялся на коротких временных масштабах, и эти изменения нельзя было объяснить обычными процессами аккреции", — подчеркнул Косимо Инсерра, объясняя, почему эффект прецессии стал наиболее правдоподобным объяснением.

По словам исследователей, такие наблюдения открывают новый путь к изучению спина чёрных дыр, механизмов формирования джетов и поведения материи в экстремальных условиях.

В итоге редкое космическое событие превратилось в естественную лабораторию для проверки общей теории относительности. Подтверждение эффекта, предсказанного более века назад, не только усиливает доверие к фундаментальной физике, но и даёт астрономам новый инструмент для понимания эволюции галактик и их центральных чёрных дыр.