Zgodnie z obecną wiedzą, czarna dziura to obiekt (a właściwie obszar w czasoprzestrzeni), którego nic nie może opuścić. Jakakolwiek materia, a nawet promieniowanie elektromagnetyczne (czyli również światło widzialne) może dostać się do środka, jednak nie może wylecieć na zewnątrz.
Z powodu gigantycznej masy nagromadzonej na relatywnie niewielkiej przestrzeni czarne dziury zaginają czasoprzestrzeń na tyle silnie, że ucieczka spod horyzontu zdarzeń (wyznacza granicę bez powrotu) jest niemożliwa (prędkość ucieczki musiałaby być większa od prędkości światła, a to niemożliwe).
Kolejne dowody na geniusz Einsteina
Czarna dziura, a właściwie każdy bardzo masywny obiekt ma jednak jeszcze jedną właściwość, która początkowo zaskakiwała naukowców. Zagina czasoprzestrzeń tak silnie, że światło po łuku "omija" czarną dziurę i podróżuje dalej. Oznacza to, że jeśli w jednej linii z obserwatorem i gwiazdą lub galaktyką znajdzie się czarna dziura, światło odległego obiektu do nas dotrze, choć zostanie zniekształcone.
To soczewkowanie grawitacyjne, które naukowcy wykorzystują od lat do obserwacji obiektów znajdujących dla nas się np. za galaktykami czy kwazarami. Z tego samego powodu na poniższej grafice pokazującej czarną dziurę widać fragment dysku akrecyjnego znajdującego się za nią (z punktu widzenia obserwatora).
Tak wygląda czarna dziura - wizualizacja fot. NASA's Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
W pobliżu czarnej dziury efekt ten jest jeszcze bardziej widoczny. Teraz zespół naukowców z Uniwersytetu Stanforda odkryła właśnie "świetliste echa" pojawiające się w podobny sposób zza czarnej dziury.
Badacze skupiali się na obserwacjach "korony" oddalonej od nas o 800 mln lat świetnych czarnej dziury, czyli obszaru w pobliżu czarnej dziury z której emitowane są fale rentgenowskie. Jednak po jasnych błyskach zarejestrowanych w pierwszej chwili przychodził czas na błyski wtórne - nieco mniejsze i mniej wyraźne.
Zdaniem badaczy te wtórne fale rentgenowskie pochodziły właśnie zza czarnej dziury, a więc z obszaru, który zasłonięty jest przed nami przez horyzont zdarzeń czarnej dziury. Błyski zarejestrowaliśmy jednak dlatego, że poruszały się po silnie zagiętej czasoprzestrzeni "omijając" czarną dziurę na drodze do Ziemi.
Odkrycie to stanowi zatem kolejne potwierdzenie prawdziwości ogólnej teorii względności. Badanie opisane przez autorów na łamach "Nature" to jednocześnie pierwszy przypadek w historii, kiedy udało się zaobserwować promieniowanie elektromagnetyczne zza czarnej dziury.
Jakiekolwiek światło, które wpada do czarnej dziury, nie wydostanie się z niej, dlatego nie powinniśmy być w stanie dostrzec tego, co znajduje się za czarną dziurą. Widzimy to jednak, ponieważ czarna dziura wypacza przestrzeń, zagina światło i skręca wokół siebie pole magnetyczne
- tłumaczy astrofizyk Dan Wilkins z Uniwersytetu Stanforda, współautor badania.
Obecny ład zbudował Einstein
Z matematycznego punktu widzenia grunt pod odkrycie czarnych dziur podłożył sam Albert Einstein w swojej ogólnej teorii względności z 1916 roku. Pierwsze rozwiązanie równania Einsteina pokazujące, jak matematycznie mogą wyglądać czarne dziury znalazł (w tym samym roku) Karl Schwarzschild, jednak początkowo nikt nie sądził, że takie obiekty faktycznie mogą istnieć we Wszechświecie.
Fizycy i matematycy spierali się na ten temat przez kolejne dekady, a większość (przynajmniej z początku) traktowała czarne dziury jedynie jako ciekawostkę wyciągniętą z ogólnej teorii względności. Istnienie pierwszej czarnej dziury (konkretnie tej w układzie Cygnus X-1) potwierdzono obserwacyjnie dopiero w 1990 roku).
Dziś znamy już setki czarnych dziur o bardzo różnych masach (czarne dziury masy gwiazdowej, pośredniej i supermasywne), obserwujemy, jak pochłaniają obłoki gazu lub gwiazdy oraz jak zderzają się ze sobą emitując fale grawitacyjne (również przewidziane przez Einsteina, a potwierdzone dopiero w 2015 roku).
