Ученые первые в мире сняли ОТО: как черная дыра искажает время и пространство
Фото: freepik
Впервые в истории науки учёные не только провели теоретические расчёты, но и экспериментально подтвердили феномен прецессии Лензе-Тирринга, который представляет собой искажение пространственно-временного континуума под воздействием чёрной дыры. Этот феномен, предсказанное общей теорией относительности (ОТО), ранее не поддавался непосредственному наблюдению из-за своей крайне слабой природы на масштабах, доступных для астрономических наблюдений. Полученные результаты предоставляют эмпирическое подтверждение гипотезы о том, что вращение чёрной дыры вызывает закручивание пространственно-временной ткани.
До настоящего времени прецессия Лензе-Тирринга оставалась в рамках теоретических моделей, предполагающих, что массивный вращающийся объект оказывает гравитационное воздействие на окружающую его метрику пространства-времени. На Земле этот эффект незначителен, однако вблизи чёрной дыры гравитационные силы создают настолько сильные деформации геометрии пространства-времени, что становятся наблюдаемыми.
Ключевым фактором, позволившим провести данное наблюдение, стала экстремальная астрофизическая система AT2020afhd, вызванная разрушением звезды сверхмассивной чёрной дырой. Под воздействием сильных гравитационных сил приливного характера звезда была растянута, что привело к формированию высокотемпературного аккреционного диска. Внутренние области этого диска генерировали релятивистские струи материи (джеты), движущиеся со скоростями, близкими к скорости света.
Астрономические наблюдения зафиксировали периодические изменения в ориентации внутренних областей аккреционного диска и джетов с периодом около 20 дней. Эти колебания проявлялись в широком спектральном диапазоне — от радиоволн до рентгеновского излучения, что исключает возможность случайных флуктуаций или инструментальных артефактов.
Анализ данных показал, что источником этих колебаний является вращение чёрной дыры, вызывающее искривление и закручивание пространственно-временной метрики. В результате изменяется направление аккреционного диска и джетов, что и представляет собой прецессию Лензе-Тирринга, впервые наблюдаемую на основе данных реального астрономического объекта.
Данное открытие знаменует собой переход исследований искривления пространства-времени из области теоретических спекуляций в прикладную современную астрофизику, ставя её в один ряд с изучением гравитационных волн и поиском экзопланет. Подтверждение прецессии Лензе-Тирринга демонстрирует динамическую природу Вселенной, где пространство способно к движению, деформации и взаимодействию с материей. В перспективе эти эффекты могут способствовать более точной проверке ОТО в экстремальных условиях и приближению к созданию единой теории, объединяющей гравитацию и квантовый мир.
