Detaljna mehanika kako materija pada na crnu rupu izvan horizonta događaja otkrivena je u novom radu.
Kao što je predviđeno Ajnštajnovom teorijom gravitacije, postoji tačka u kojoj materijal prestaje da kruži oko crne rupe i pada pravo nadole, strmoglavo uranjajući izvan tačke bez povratka.
Sada, u rendgenskim podacima aktivne crne rupe, konačno smo videli dokaz da postoji ovo ‘područje poniranja’.
„Ajnštajnova teorija je predvidela da će ovaj konačni pad postojati, ali ovo je prvi put da smo uspeli da pokažemo da se to dešava“, kaže teoretski fizičar Endrju Mameri sa Univerziteta Oksford u Velikoj Britaniji.
„Zamislite to kao reku koja se pretvara u vodopad – do sada smo gledali u reku. Ovo je naš prvi pogled na vodopad.“
Materija koja ide ka crnoj rupi ne prati pravu liniju. Kruži okolo, kao voda koja se vrti, spiralno, neumoljivo ka odvodu. Ovo nije besposlena poređenje: toliko je prikladno poređenje da naučnici koriste vrtložne vodene vrtloge za proučavanje okruženja oko crnih rupa.
Proučavanje samih crnih rupa je malo nezgodno, jer je iskrivljen prostor-vreme oko njih tako ekstreman.
Ali, pre nekoliko decenija, teorijski rad Alberta Ajnštajna je predvideo da, u određenoj blizini crnoj rupi, materija više neće moći da prati stabilnu kružnu orbitu, i da će padati pravo dole – poput vode preko ivice tog analognog odvoda.
Nema razloga da verujemo da to nije slučaj – materija mora nekako da pređe horizont događaja, a Ajnštajnova teorija gravitacije je bila podvrgnuta ispitivanju širom sveta – ali ono u šta astrofizičari nisu bili sigurni je da li ćemo biti u stanju da ga otkrije.
Rad Mamerija i njegovih kolega imao je više delova. Jedan od njih bio je razvoj numeričkih simulacija i modela koji prikazuju region poniranja kako bi se otkrila vrsta svetlosti koju emituje. Nakon toga, trebali su im opservacijski dokazi koji su sadržavali istu emisiju regiona poniranja.
Dotična crna rupa je pronađena u sistemu udaljenom oko 10.000 svetlosnih godina koji se zove MAKSI J1820+070. Ovaj sistem sadrži crnu rupu koja je oko 8,5 puta veću od mase Sunca – i binarnu zvezdu pratioca, sa koje crna rupa uklanja materijal kao par objekata koji kruže u orbiti, hraneći se rafalima koji se manifestuju kao treperenje rendgenskih zraka.
Astronomi su posmatrali ovu crnu rupu kako bi bolje razumeli njeno ponašanje, tako da su istraživači mogli da pristupe veoma kvalitetnim podacima dobijenim pomoću rendgenskih NuSTAR i NICER instrumenata u niskoj orbiti Zemlje. Posebno su se fokusirali na ispad koji se dogodio 2018.
Prethodne studije su primetile da je u posmatranjima ovog izbijanja otkriven dodatni sjaj koji se ne može sasvim objasniti.
Studija iz 2020. spekulisala je da ovaj sjaj može da se pojavi unutar najstabilnijeg regiona kružne orbite – to jest, zone poniranja. Mummeri i njegove kolege su proučavali ovaj sjaj sa posebnom pažnjom i otkrili da se poklapa sa emisijom koju su dobili iz svojih simulacija.
Ovo, kažu istraživači, konačno utvrđuje postojanje regiona poniranja, bez sumnje, dajući nam novu sondu za ekstremni gravitacioni režim u regionu neposredno izvan horizonta događaja crne rupe.
„Ono što je zaista uzbudljivo je da u galaksiji postoji mnogo crnih rupa i sada imamo moćnu novu tehniku za njihovo korišćenje za proučavanje najjačih poznatih gravitacionih polja“, kaže Mameri.
„Verujemo da ovo predstavlja uzbudljiv novi razvoj u proučavanju crnih rupa, omogućavajući nam da istražimo ovu poslednju oblast oko njih. Tek tada možemo u potpunosti razumeti gravitacionu silu. Ovaj konačni pad plazme dešava se na samoj ivici crne rupe i pokazuje materiju koja reaguje na gravitaciju u svom najjačem mogućem obliku.“
