Physiker bestätigen endlich Einsteins überraschende Vorhersagen über Schwarze Löcher: ScienceAlert

Die detaillierten Mechanismen, wie Materie von außerhalb des Ereignishorizonts auf ein Schwarzes Loch fällt, wurden in einer neuen Forschungsarbeit enthüllt.

Wie von Einsteins Gravitationstheorie vorhergesagt, kommt ein Punkt, an dem die Materie aufhört, das Schwarze Loch zu umkreisen, direkt nach unten fällt und schnell über den Punkt hinaus rast, an dem es kein Zurück mehr gibt.

Mit Röntgendaten eines aktiven Schwarzen Lochs haben wir nun endlich Beweise für die Existenz dieser „Subduktionszone“ gesehen.

„Einsteins Theorie hat diesen jüngsten Rückgang vorhergesagt, aber dies ist das erste Mal, dass wir beweisen konnten, dass er tatsächlich stattgefunden hat.“ sagt der theoretische Physiker Andrew Mummery Von der Universität Oxford im Vereinigten Königreich.

„Stellen Sie es sich wie einen Fluss vor, der sich in einen Wasserfall verwandelt – bis jetzt haben wir auf den Fluss geschaut. Dies ist unser erster Blick auf einen Wasserfall.“

Die Materie, die in ein Schwarzes Loch gelangt, folgt keiner geraden Linie. Es wirbelt herum, wie wirbelndes Wasser, und steigt unaufhaltsam den Abfluss hinunter. Dies ist keine müßige Analogie: Der Vergleich ist angemessen, da Wissenschaftler wirbelndes Wasser verwenden, um die Umgebung von Schwarzen Löchern zu untersuchen.

Schwarze Löcher selbst zu untersuchen ist etwas schwierig, weil die Raumzeit um sie herum so extrem verzerrt ist.

Aber schon vor Jahrzehnten sagte Albert Einstein in seiner theoretischen Arbeit voraus, dass Materie in einer bestimmten Nähe zu einem Schwarzen Loch nicht mehr in der Lage sein würde, einer stabilen kreisförmigen Umlaufbahn zu folgen, und direkt nach unten fallen würde – wie Wasser über den Rand desselben Abflusses.

Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass dies nicht der Fall ist – die Materie muss irgendwie den Ereignishorizont überschreiten, und Einsteins Gravitationstheorie hat einer umfassenden Prüfung standgehalten –, aber Astrophysiker sind sich nicht sicher, ob wir das tun werden oder nicht. in der Lage, es zu erkennen.

Die Arbeit von Mummery und seinen Kollegen bestand aus mehreren Teilen. Ein solches Experiment bestand darin, Simulationen und numerische Modelle zu entwickeln, die den versunkenen Bereich visualisieren, um zu zeigen, welche Art von Licht er aussendet. Als nächstes benötigten sie Beobachtungsnachweise, die dieselben Tiefzonenemissionen enthielten.

Das fragliche Schwarze Loch wurde in einem etwa 10.000 Lichtjahre entfernten System namens MAXI J1820+070 gefunden. Dieses System enthält ein Schwarzes Loch mit einer Masse von etwa dem 8,5-fachen der Sonnenmasse – und einen binären Begleitstern, dem das Schwarze Loch Material entzieht, während die beiden Objekte rotieren und so Ausbrüche erzeugen. Es erscheint als Röntgenblitz.

Astronomen haben dieses Schwarze Loch beobachtet, um sein Verhalten besser zu verstehen, sodass Forscher Zugang zu hochwertigen Daten hatten, die mit Röntgenstrahlen gewonnen wurden. Nustar Und Der schönste Instrumente im niedrigen Erdorbit. Sie konzentrierten sich insbesondere auf die Explosion im Jahr 2018.

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Frühere Studien haben darauf hingewiesen, dass bei Beobachtungen dieser völlig unerklärlichen Explosion ein zusätzliches Leuchten festgestellt wurde.

A Studie 2020 Er vermutete, dass dieses Leuchten aus der innersten kreisförmigen Umlaufbahn, der Tauchzone, stammen könnte. Mummery und seine Kollegen untersuchten dieses Leuchten mit besonderer Sorgfalt und stellten fest, dass es mit der Emission übereinstimmte, die sie aus ihren Simulationen abgeleitet hatten.

Forscher sagen, dass dies endlich und zweifelsfrei die Existenz der sinkenden Region bestätigt und uns eine neue Untersuchung des intensiven Gravitationssystems in der Region direkt außerhalb des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs ermöglicht.

„Was wirklich aufregend ist, ist, dass es in der Galaxie viele Schwarze Löcher gibt und wir jetzt über eine leistungsstarke neue Technik verfügen, mit der wir die stärksten bekannten Gravitationsfelder untersuchen können.“ Mummery sagt.

„Wir glauben, dass dies eine aufregende neue Entwicklung in der Erforschung von Schwarzen Löchern darstellt, die es uns ermöglicht, die sie umgebende Endzone zu untersuchen.

Nur dann können wir die Schwerkraft vollständig verstehen. „Dieser letzte Plasmatropfen tritt am Rand des Schwarzen Lochs auf und zeigt die Reaktion der Materie auf die Schwerkraft in ihrer größtmöglichen Stärke.“

Die Forschung wurde veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.