შავი ხვრელის გარშემო მაგნიტური და გრავიტაციული გარემო იმდენად ექსტრემალურია, რომ უნდა ვხედავდეთ მის გარშემო სინათლის გამრუდებას და ის შავი ხვრელის უკანა მხრიდან უნდა ირეკლებოდეს დამკვირვებლისათვის. ყოველ შემთხვევაში, ასეთია აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობის თეორიული პროგნოზები.
ახლახან, პირველად ისტორიაში, ასტრონომებმა ეს არეკლილი სინათლე პირდაპირ დააფიქსირეს, ჩვენგან 800 სინათლის წლის მანძილზე მდებარე გალაქტიკა I Zwicky 1-ის (I Zw 1) სუპერმასიური შავი ხვრელიდან მომდინარე რენტგენული სხივების ექოების სახით. ეს კი საბოლოოდ ადასტურებს აინშტაინის წინასწარმეტყველებას და კიდევ უფრო მეტ სინათლეს ჰფენს სამყაროს ყველაზე ბნელ ობიექტებს.
„ნებისმიერი სინათლე, რომელიც შავ ხვრელში ჩადის, უკან ვეღარ ამოდის, შესაბამისად, შავი ხვრელის უკან ვერაფერს უნდა ვხედავდეთ. მიზეზი, რის გამოც რენტგენული სხივების ექოს ვხედავთ, არის ის, რომ შავი ხვრელი სივრცეს ამრუდებს, ღუნავს სინათლეს და საკუთარი თავის გარშემო გრეხს მაგნიტურ ველებს“, — ამბობს სტენფორდის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი დენ ვილკინსი.
შავი ხვრელის უშუალოდ მიმდებარე სივრცეში რამდენიმე კომპონენტია. არის მოვლენათა ჰორიზონტი — სახელგანთქმული „უკან არდაბრუნების წერტილი“, საიდანაც სინათლის სიჩქარეც კი არ არის საკმარისი მეორე კოსმოსური სიჩქარის მისაღწევად.
აქტიურ შავ ხვრელ I Zw 1*-ს აქვს აკრეციული დისკო. ეს გახლავთ შავ ხვრელში ჩამდინარე, გაზისა და მტვრის უზარმაზარი, გაბრტყელებული დისკო, რომელიც მის გარშემო მოძრაობს და შავ ხვრელში ისე ჩაედინება, როგორც წყალი სადრენაჟო ჭაში.
ხახუნისა და მაგნიტური ველის გავლენის გამო, ეს დისკო წარმოუდგენლად ცხელდება, იმდენად, რომ ატომებიდან ელექტრონები ვარდება და წარმოქმნის მაგნეტიზებულ პლაზმას.
აქტიური შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტს გარეთ, აკრეციული დისკოს შიდა კიდის შიგნით არის კორონა. ეს გახლავთ წარმოუდგენლად ცხელი ელექტრონებისგან შემდგარი რეგიონი, რომელსაც შავი ხვრელის მაგნიტური ველი კვებავს.
მაგნიტური ველი იმდენად იგრიხება, რომ წყდება და ხელახლა ერთდება — ეს პროცესი ჩვენს მზეზეც ხდება და მძლავრ ამოფრქვევებს იწვევს. შავ ხვრელში, კორონა ერთგვარი სინქროტრონის როლს ასრულებს, რომელიც ელექტრონებს იმდენად მაღალ ენერგიებამდე აჩქარებს, რომ ისინი რენტგენულ ტალღის სიგრძეებში ძალიან კაშკაშებენ.
„ეს მაგნიტური ველი ერთდება და შემდეგ შავი ხვრელის სიახლოვეს წყდება, რაც მის გარშემო ყველაფერს აცხელებს და წარმოქმნის ამ მაღალენერგიულ ელექტრონებს, რომლებიც შემდეგ რენტგენულ სხივებს წარმოქმნიან“, — განმარტავს ვილკინსი.
რენტგენული სხივების ზოგიერთი ფოტონი აკრეციულ დისკოს ასხივებს და ხელახლა გადამუშავდება, ისეთი პროცესებით, როგორიც არის ფოტოელექტრული შთანთქმა და ფლუორესცენცია; შემდეგ ხელახლა გამოსხივდება — ამას არეკლილ ექოს უწოდებენ და აღნიშნავს რენტგენულ სპექტრში არეკვლას. ამ ანარეკლი გამოსხივების გამოყენება შესაძლებელია შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტის უახლოესი რეგიონის შესასწავლად.
სწორედ იდუმალებით მოცულ კორონას შესწავლას ცდილობდა ვილკინსი და მისი ჯგუფი, როდესაც მათ სუპერმასიურ შავ ხვრელ I Zw 1*-ის კვლევა დაიწყეს. მის გალაქტიკას ისინი 2020 წლის იანვარში, ორი რენტგენული ობსერვატორიით აკვირდებოდნენ, NUStar-ითა და XMM-Newton-ით.
მონაცემებში შენიშნეს მოსალოდნელი რენტგენული ანთებები, მაგრამ შემდეგ, რაღაც მოულოდნელსაც წააწყდნენ — რენტგენული სხივების სინათლის პატარა, მოგვიანებით გაელვებებს სპექტრის სხვა ნაწილში.
ვილკინსი მიხვდა, რომ ეს შესაბამისობაში მოდიოდა შავი ხვრელის უკანა მხარის ანარეკლებთან, რადგან მათ გზებს მასიური ობიექტის გარშემო ამრუდებს წარმოუდგენლად მძლავრი მაგნიტური ველი, მათი სინათლე კი ლუპის ეფექტით ძლიერდება.
„უკვე რამდენიმე წელია, თეორიულ პროგნოზებს ვაკეთებდი იმის შესახებ, როგორ შეიძლება გამოჩენილიყო ჩვენთვის ეს ექოები. ჩემ მიერ შექმნილ თეორიაში მე ისინი უკვე ნანახი მქონდა და როდესაც ტელესკოპის მონაცემებშიც დავინახე, ადვილად ამოვიცანი“, — განმარტავს ვილკინსი.
სასიამოვნოა, როდესაც ზოგადი ფარდობითობის კიდევ ერთი საკვანძო პროგნოზის დადასტურების მომსწრე ხდები, მაგრამ ეს აღმოჩენა რამდენიმე სხვა მიზეზის გამოც არის ამაღელვებელი.
პირველ რიგში, ნამდვილად გადასარევია შავი ხვრელების შესახებ რაიმე ახლის გაგება. ისინი იმდენად მოუხელთებელი კოსმოსური ობიექტებია, რომ დაკვირვებათა საფუძველზე კვლევების ჩატარება ბევრ სირთულესთან არის დაკავშირებული.
ამას გარდა, მიუთითებს იმაზეც, თუ რამდენად შორს წავედით, რომ უკვე შეგვიძლია ამ სახის დაკვირვებათა ჩატარება, როგორც ჩვენი ინსტრუმენტებით, ისე ანალიტიკური მეთოდებით. მკვლევართა განცხადებით, შავი ხვრელების მეცნიერება მხოლოდ და მხოლოდ უმჯობესდება და ახალი თაობის ტელესკოპები ცაში სრულიად ახალ თვალს გვიხსნის.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
