Astronomowie zarejestrowali najbardziej bezpośredni jak dotąd dowód na to, że czarna dziura zniekształca strukturę czasoprzestrzeni, zjawisko przewidziane przez ogólną teorię względności Einsteina. Obserwacja przeprowadzona w 2024 roku pokazuje, co się dzieje, gdy gwiazda zostaje gwałtownie rozerwana przez supermasywną czarną dziurę odległą o 400 milionów lat świetlnych.
Efekt fascynacji potwierdzony
Efekt ten, znany jako poranie czasoprzestrzenne lub efekt Lense-Thirring, jest analogiczny do sposobu, w jaki wirująca łyżka niesie ze sobą miód. Masywne wirujące obiekty, takie jak czarne dziury, skręcają czasoprzestrzeń wokół siebie, a to zniekształcenie jest najsilniejsze w pobliżu samego obiektu. Nowy przypadek, obserwowany wcześniej wokół Ziemi (aczkolwiek słabo), demonstruje to zjawisko w skali galaktycznej, zapewniając fizykom naturalne laboratorium.
Dlaczego to ma znaczenie: Do tej pory bezpośrednie badanie tych skutków było trudne. Czarne dziury są zbyt daleko, a subtelne przesunięcia w czasoprzestrzeni są trudne do zmierzenia bez spowodowania dramatycznego zdarzenia. Ta obserwacja stanowi prawdziwe potwierdzenie kamienia węgielnego współczesnej fizyki.
Zniszczenie gwiazd ujawnia zniekształcenia
Do zdarzenia doszło w galaktyce LEDA 145386, gdzie gwiazda zbliżyła się zbyt blisko czarnej dziury, której masa jest około pięć milionów razy większa od masy naszego Słońca. W styczniu 2024 r. obiekt przejściowy w Zwicky odnotował nagły, intensywny wzrost jasności – oznakę zdarzenia zakłócającego pływy (TDE). Dzieje się tak, gdy grawitacja czarnej dziury przytłacza gwiazdę, rozciągając ją na kawałki, zanim ją pochłonie.
Astronomowie monitorowali następstwa, zauważając niezwykłe zachowanie: emisje promieniowania rentgenowskiego i radiowego z czarnej dziury zmieniały się synchronicznie co 19,6 dnia, powodując ekstremalne zmiany jasności. Te zsynchronizowane oscylacje wskazywały na zasadniczą niestabilność – cały dysk akrecyjny (wirujące resztki zniszczonej gwiazdy) oraz strumienie materii wyrzucone przez czarną dziurę zataczały się jak wirujący wierzchołek.
Wahające się strumienie i pola grawitomagnetyczne
Gdy pozostałości gwiazdy wirowały w czarnej dziurze, część materiału została wyrzucona w potężnych dżetach wzdłuż linii pola magnetycznego czarnej dziury. Zsynchronizowane oscylacje w promieniowaniu rentgenowskim i radiowym wskazują, że cały układ – dysk i dżety – jest ściśle ze sobą sprzężony i obraca się wokół osi obrotu czarnej dziury.
Kluczowy wniosek: To wahanie nie jest dziełem przypadku. Jest to bezpośredni rezultat wirowania czarnej dziury, ciągnąc ze sobą czasoprzestrzeń, procesu, który tworzy „pole grawitomagnetyczne”, podobnie jak wirujące naładowane obiekty tworzą pola magnetyczne.
Obserwacja ta potwierdza, że czarne dziury nie tylko zniekształcają przestrzeń, ale także aktywnie ją skręcają, wpływając na ruch pobliskich obiektów. Wyniki dostarczają nowego wglądu w zachowanie materii wokół supermasywnych czarnych dziur i wpływ ich rotacji na otaczający wszechświat.
Zasadniczo zdarzenie to demonstruje ogólną teorię względności w działaniu, potwierdzając, że czarne dziury zniekształcają czasoprzestrzeń zgodnie z przewidywaniami, a ich rotacja tworzy obserwowalne efekty w swoim otoczeniu.
