Astronomowie zaobserwowali gwiazdę rozrywaną przez supermasywną czarną dziurę, której otoczenie… chwieje się w rytmie kosmicznego wirowania. Tak wygląda bezpośredni ślad jednego z najbardziej subtelnych efektów ogólnej teorii względności — „ciągnięcia” czasoprzestrzeni przez obracający się obiekt.
Ogólna teoria względności Einsteina z 1915 roku wprowadziła wtedy kontrowersyjną myśl: grawitacja nie jest siłą w klasycznym sensie, lecz skutkiem zakrzywienia czasoprzestrzeni. Trzy lata później Josef Lense i Hans Thirring poszli o krok dale i wykazali, że masywny, wirujący obiekt nie tylko zakrzywia czasoprzestrzeń, ale wręcz „rozwleka” w swoim kierunku i rytmie. To tak, jak z zamieszaniem kawy w kubku: środek wiru to Wasz obiekt. Wyobraźcie sobie teraz, że czasoprzestrzeń to powierzchnia płynu, który w samym środku schodzi ku głębi. Tak wygląda owo zakrzywienie i „ciągnięcie” za sobą.
Takie efekty mają to do siebie, że bardzo trudno je zarejestrować. W Układzie Słonecznym jest zbyt słaby, by obserwować go bezpośrednio (choć misja Gravity Probe B i tak zarejestrowała go wokół Ziemi). Dopiero w przypadku supermasywnej czarnej dziury — ważącej miliony lub miliardy mas Słońca — zjawisko staje się wystarczająco wyraźne.
Za blisko
Niemożebnie pomogło nam w namacalnym ujawnieniu owego efektu zjawisko zwane zdarzeniem rozerwania pływowego (w skrócie: TDE). Gdy gwiazda zbliży się zbyt mocno do czarnej dziury, potężne siły pływowe rozciągają ją wzdłuż jednej osi i ściskają wzdłuż drugiej. Inaczej mówimy o tym, że następuje „spaghettifikacja”: rozciągnięcie obiektu do formy jednej sztuki makaronu spaghetti, który wkręca się w czarną dziurę ku horyzontowi zdarzeń.
Pozostałości gwiazdy nie znikają natomiast od razu. Tworzą wirujący dysk akrecyjny, z którego materia stopniowo spada do czarnej dziury. Część jest jednak wyrzucana w postaci dżetów — strumieni plazmy pędzących niemal z prędkością światła, wzdłuż osi obrotu. Dysk plus dżet, stał się idealnym detektorem subtelnych efektów relatywistycznych.
Czytaj dalej poniżej 
AT2020afhd. Nie, nikt nie uderzył „z główki” w klawiaturę
Obiekt, oznaczony jako AT2020afhd, był obserwowany w spektrum X przez satelitę NASA Neil Gehrels Swift Observatory oraz w falach radiowych przez sieć radioteleskopów VLA. Zamiast stabilnego sygnału, naukowcy zauważyli rytmiczne zmiany „jasności”.
Co około 20 dni zarówno emisja rentgenowska, jak i radiowa wykazywały zsynchronizowane wahania. Dysk akrecyjny i dżet poruszały się wspólnie, jakby cały układ powoli wyznaczał stożek w przestrzeni. To dokładnie to, czego należałoby się spodziewać po precesji Lensego–Thirringa — gdy wirująca czarna dziura przeciąga lokalną czasoprzestrzeń, zmuszając materię do „chwiania się” wokół osi obrotu.
Co nam to mówi?
Wcześniejsze TDE obserwowano już wielokrotnie, ale sygnały radiowe były zazwyczaj stabilne. W AT2020afhd zmienność była zbyt szybka i regularna, by tłumaczyć ją fluktuacjami energii lub chaosem akrecji. Modele numeryczne potwierdziły, że jedynym spójnym wyjaśnieniem jest efekt „ciągnięcia” czasoprzestrzeni.
Po pierwsze, daje to astronomom nowe narzędzie do mierzenia tempa obrotu czarnych dziur — parametru kluczowego dla określenia ich ewolucji. Po drugie, pozwala badać mechanikę powstawania dżetów, które wpływają na całe galaktyki, regulując tempo narodzin gwiazd. To rzadki moment, gdy teoria sprzed wieku dostaje mocne potwierdzenie. I (co trzeba powiedzieć) to także gigantyczny dowód na geniusz Einsteina.
Czytaj również: Znaleźliśmy nową czarną dziurę. Jest… naga!
Grawitomagnetyzm
Możemy na upartego porównać to zjawisko do magnetyzmu. Obracający się ładunek elektryczny wytwarza pole magnetyczne. Analogicznie — masywny, obracający się obiekt generuje pole grawitomagnetyczne, które wpływa na ruch pobliskiej materii. Ba, coś takiego możemy przecież nawet zobaczyć w eksperymentach z opiłkami żelaza i magnesami. W powyższym przypadku, czarna dziura nie tylko pożera gwiazdę, ale i zostawia po sobie ślad w samej strukturze przestrzeni i czasu. Ja się jaram, nie wiem jak Wy.