Czarne dziury same w sobie nie emitują żadnego promieniowania. Jakby nie patrzeć, każde promieniowanie, które opada na czarną dziurę, nigdy się z niej nie wydostaje. Grawitacja tych obiektów jest na tyle silna, że aby wydostać się z czarnej dziury, promieniowanie musiałoby osiągnąć prędkość wyższą od prędkości światła. Nie zmienia to jednak faktu, że bardzo często czarne dziury otoczone są tzw. dyskiem akrecyjnym, w którym materia, która dała się złapać w jej grawitacyjne macki krąży wokół czarnej dziury po spirali, zanim opadnie za horyzont zdarzeń. Z uwagi na wysoką gęstość materii w takim dysku i potężne prędkości materia tworząca dysk akrecyjny rozgrzewa się do ogromnych prędkości i zaczyna intensywnie świecić.
Ze względu na ograniczenia obserwacyjne naukowcy nie mogli dotąd przyjrzeć się materii znajdującej się bezpośrednio przy wewnętrznej krawędzi dysku akrecyjnego, czyli tam, gdzie materia tworząca dysk wpada za horyzont zdarzeń. Tymczasem jest to niezwykle interesujący obszar, bowiem przynajmniej według ogólnej teorii względności opracowanej przez Alberta Einsteina jeszcze w dysku akrecyjnym powinien istnieć obszar, w którym materia przestaje krążyć wokół czarnej dziury i po prostu pionowo opada za horyzont zdarzeń, przyspieszając do prędkości bliskiej prędkości światła.
Czytaj także: Nawet nie zaczęliśmy jeszcze poznawać czarnych dziur. Mogą być znacznie bardziej fascynujące, niż się wydaje
Teraz zespół naukowców z Uniwersytetu w Oxford zajrzała w wewnętrzny rejon dysku akrecyjnego czarnej dziury należącej do układu podwójnego MAXI J1820+070. Badacze dotąd nie wiedzieli, czy jeżeli faktycznie ostatnie chwile materii poza horyzontem zdarzeń wyglądają tak, jak przewidział to Einstein, to materia opadająca pionowo za horyzont zdarzeń emituje jeszcze jakieś promieniowanie, czy też nie.
W swojej pracy astronomowie ten nowo zaobserwowany obszar przyrównują do granicy, za którą woda w rzece zamienia się w wodospad. Woda przestaje płynąć do przodu, a przyspiesza i spada w dół.
Do zbadania czarnej dziury oddalonej od nas o 10000 lat świetlnych naukowcy wykorzystali dane zebrane przez kosmiczny teleskop rentgenowski NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array). Dane te zostały wykorzystane do stworzenia precyzyjnych modeli dysków akrecyjnych wokół czarnej dziury.
W toku badań okazało się, że dane obserwacyjne najbardziej pasują do modelu, w którym uwzględnione jest także dodatkowe promieniowanie emitowane przez materię, która na wewnętrznej krawędzi dysku akrecyjnego przestaje krążyć i zaczyna pionowo opadać na czarną dziurę.
Czytaj także: Jeden rozbłysk jaśniejszy od stu galaktyk. Co się dzieje w sercu galaktyki OJ 287?
Odkrycie to ma swoje szersze konsekwencje dla badań historii i ewolucji czarnych dziur. Astronomowie badający promieniowanie rentgenowskie emitowane przez czarne dziury od dawna zmagają się z problemem czarnych dziur, które zdają się wirować szybciej, niż to jest możliwe. Tempo wirowania czarnej dziury jest bezpośrednio związane z jej jasnością. Jeżeli jednak w opisie czarnej dziury dotąd nie uwzględniano dodatkowego promieniowania emitowanego przez materię, która opada na czarną dziurę przy wewnętrznej krawędzi dysku akrecyjnego, mogliśmy dochodzić do wniosku, że czarna dziura wiruje szybciej, niż w rzeczywistości.
Jeżeli teraz naukowcy uwzględnią to dodatkowe promieniowanie, możliwe, że tempo rotacji czarnej dziury okaże się niższe i zgodne z przewidywaniami. Dzięki temu możliwe będzie lepsze poznanie natury grawitacji i czasoprzestrzeni.