Černé díry jsou známé tím, že se jim nelze vyhnout. Do horizontu událostí těchto nebeských objektů vstupuje hmota a dokonce i světlo a pak navždy mizí. Je však známo, že za horizontem událostí černé díry tvoří akreční disky, ze kterých může unikat světlo. Ve skutečnosti jsou takto astronomové schopni potvrdit přítomnost černých děr a určit jejich vlastnosti (tj. hmotnost, rychlost rotace atd.)
Nicméně podle a nedávná studie financovaná NASA pod vedením vědců z Kalifornského technologického institutu (Caltech) existují důkazy, že ne všechno světlo vycházející z disku černé díry jednoduše uniká. Podle jejich pozorování je část světla unikajícího z disku vtažena zpět gravitací černé díry a znovu se odráží od disku. Tato pozorování potvrzují něco, co astronomové teoretizovali asi čtyřicet let.
Kvůli jejich studii, která se nedávno objevila v The Astrophysical Journal , tým konzultoval archivní data z dnes již neexistující NASA Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) satelit. V letech 1995 až 2012 tato mise shromáždila informace o extrémních prostředích obklopujících bílé trpaslíky, neutronové hvězdy, černé díry a další objekty vyzařující rentgenové záření.
Umělcův dojem černé díry, jak naznačuje její jasný akreční disk. Kredit: NASA
To, co pozorovali, což bylo pro astronomy vůbec první, potvrdilo předpovědi učiněné asi před čtyřiceti lety Generál relativity . Riley Connorsová, postdoktorandka na Caltechu a hlavní autorka studie, vysvětlil :
'Pozorovali jsme světlo přicházející z těsné blízkosti černé díry, která se snaží uniknout, ale místo toho je černou dírou tažena zpět jako bumerang.' To je něco, co bylo předpovězeno v 70. letech, ale dosud nebylo ukázáno.“
Konkrétně výzkumníci zkoumali rentgenová data z binárního objektu označeného XTE J1550-564, černé díry obíhající hvězdou podobnou Slunci, která se nachází asi 17 000 světelných let od Země. Tato černá díra se živí materiálem vytaženým z hvězdy, vtahuje jej do plochého akrečního disku, který ji obklopuje, a v průběhu času pomalu ukládá materiál na povrch černé díry.
Tento materiál je urychlován gravitací černé díry a v případě černých děr, které aktivně rostou, má za následek jasné rentgenové emise. Zkoumáním rentgenového světla vycházejícího z disku černé díry tým zjistil, že když světlo spirálovitě pronikalo směrem k černé díře, byly tam otisky, které naznačovaly, že část světla byla ohnuta zpět k disku a poté se od něj odrazila.
Ilustrace ukazuje, jak se část světla přicházejícího z disku kolem černé díry ohýbá zpět na samotný disk. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/R. Zranit (IPAC)/R. Connors (Caltech)
„Disk se v podstatě sám osvětluje,“ říká Javier Garcia, odborný asistent výzkumu na Caltech a spoluautor studie. 'Teoretici předpovídali, jaká část světla se ohne zpět na disk, a nyní jsme poprvé tyto předpovědi potvrdili.'
Kromě toho, že astronomové poprvé pozorovali tento jev, jsou tyto výsledky dalším nepřímým potvrzením Einsteinovy obecné teorie relativity. Tím, že vědci ukázali, jak lze světlo vyzařované z okolí černé díry ohnout a znovu odrazit, mají více důkazů o tom, jak extrémní gravitace významně změní zakřivení časoprostoru a povede k extrémním prostředím.
Tyto výsledky také pomohou astronomům měřit rychlost rotace černých děr v budoucnu, což je něco, co je stále špatně omezeno. 'Protože se černé díry mohou potenciálně otáčet velmi rychle, světlo nejen ohýbají, ale také kroutí,' říká Connors. 'Tato nedávná pozorování jsou dalším kouskem do skládačky, která se snaží zjistit, jak rychle se černé díry točí.'
Výzkumný tým zahrnoval členy z MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Space Sciences Laboratory na UC Berkeley a několika univerzit. Výzkum byl umožněn také díky finančním prostředkům poskytnutým Nadací Alexandra von Humboldta a Margarete von Wrangell Fellowship.
Další čtení: Caltech , The Astrophysical Journal