Астрономи вперше зафіксували ефект скручування простору-часу біля надмасивної чорної діри

Міжнародна група астрономів уперше зафіксувала прояв ефекту «скручування простору-часу» (frame-drag­ging) у безпосередній близькості від надмасивної чорної діри. Відкриття, опубліковане у журналі Sci­ence Advances, підтвердило один із прогнозів Альберта Ейнштейна, зроблений понад сто років тому, і стало важливим кроком у розумінні того, як чорні діри впливають на структуру Всесвіту.

Ефект frame-drag­ging полягає в тому, що масивний об’єкт, який обертається, «закручує» простір і час навколо себе. Ейнштейн описав це явище ще у 1913 році, а математично його сформулювали Лензе та Тіррінг у 1918-му. До цього часу науковці спостерігали ефект лише поблизу Землі та Юпітера, однак підтвердити його існування біля чорних дір було значно складніше.

Тимчасова еволюція багатохвильової світлової потужності AT2020afhd з моменту її оптичного повторного спалаху в 2024 році (MJD 60310). (A) Непоглинена рентгенівська (0,3–2 кев) світність. (B) Радіо (5–6 ГГц) світність. Сіра область відображає період, який використовувався для обчислення функції взаємної кореляції (CCF) між рентгенівськими та радіо даними. © Ультрафіолетова (УФ) та оптична світність. Дані ультрафіолетового та оптичного телескопа (UVOT) були скориговані з урахуванням галактичного згасання та вирахування внеску господаря, тоді як дані ATLAS були скориговані з урахуванням згасання. Криві світла зміщені, як зазначено в легенді для більшої наочності. Зелена лінія позначає степеневий закон t−5/3. Невизначеності наведені з рівнем довіри 1σ. Джерело: Sci­ence Advances

Прорив став можливим завдяки дослідженню явища Tidal Dis­rup­tion Event (TDE) — руйнування зорі під дією гравітації чорної діри. Астрономи проаналізували подію AT2020afhd, коли зоря, що підійшла надто близько, була розірвана її притяганням. Спостереження у рентгенівському та радіодіапазоні зафіксували ритмічні зміни сигналів, які свідчать про закручування простору-часу — вперше у таких масштабах.

Доктор Козімо Інсерра з Кардіфського університету, співавтор дослідження, пояснив, що результати демонструють, як обертання чорної діри створює «гравітомагнітне поле», подібне до того, як заряд, що обертається, породжує магнітне. Це дозволяє не лише підтвердити фундаментальні передбачення загальної теорії відносності, а й безпосередньо досліджувати вплив обертання чорних дір на навколишню матерію.

Фіксація ефекту frame-drag­ging відкриває новий метод спостережень, який допоможе глибше зрозуміти природу чорних дір і процеси, що відбуваються під час руйнування зір. За словами Інсерри, «це справжній подарунок для фізиків — підтвердження передбачення столітньої давнини та водночас новий інструмент для вивчення механіки Всесвіту».