Сотрудники ГАИШ МГУ обнаружили гравитационно красно-смещенную аннигиляционную линию от некоторых черных дыр. Открытие астрофизиков подтверждает существование сильных гравитационных полей во Вселенной. Это еще один шаг в понимании того, как устроен мир вокруг нас. Со статьей можно ознакомиться в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Известно, что вблизи горизонта событий черной дыры возникают условия для формирования пар из электронов и позитронов и их аннигиляции. При столкновении частицы и античастицы могут превращаться в другие частицы, что сопровождается излучением фотонов с энергией 511 килоэлектронвольт (кэВ). Такой эффект называется аннигиляционной линией. Обнаружение такой линии доказывало бы, что представления ученых о физике черных дыр правильные. Однако из-за слабости этой линии или ее отсутствия поиски исследователей не увенчались успехом.
По мнению ученых, может быть и другая причина неудач, которая кроется в красном гравитационном смещении. Его неизбежно испытывают фотоны при удалении от горизонта событий черных дыр. При этом гравитационное поле черной дыры настолько велико, что исходная энергия фотонов снижается примерно до 20 кэВ, а аннигиляционная линия размывается и превращается в широкий «горб» в определенном диапазоне спектра.
Ученые из МГУ с помощью метода спектрального моделирования и данных RXTE, BeppoSAX и INTEGRAL проанализировали широкополосные энергетические спектры пяти черных дыр (GХ339-4, GRS1915+105, CygX-1, SS433, V4641Sgr) и обнаружили сильный избыток излучения в диапазоне 15–40 кэВ некоторых из спектров в промежуточном состоянии для всех пяти вышеупомянутых черных дыр. Этот избыток и был интерпретирован как гравитационно красно-смещенная аннигиляционная линия.
«Такой эффект красного гравитационного смещения блестяще согласуется с предсказаниями общей теории относительности и численными расчетами методом Монте-Карло. Таким образом, изначально аннигиляционную линию от черных дыр звездной массы искали не там из-за неучета эффектов общей теории относительности в сильных гравитационных полях. Это открытие — еще одно яркое подтверждение существования сильных гравитационных полей во Вселенной. В перспективе подобный эффект может наблюдаться и в других черных дырах звездной массы, что подтвердит наши находки», — отметила одна из исследователей, ведущий научный сотрудник отдела звездной астрономии МГУ Елена Сейфина.
Автор: Виктория Барановская