Теория относительности Альберта Эйнштейна предсказывала, что существует участок перед чёрной дырой, на котором вещество, падающее к ней, перестаёт вращаться и устремляется непосредственно за горизонт событий. Это область невозврата, которой обычно определяют границу чёрной дыры.

Снимки активной чёрной дыры, сделанные в рентгеновском диапазоне, позволили наконец увидеть так называемую область погружения, предсказанную Эйнштейном.

Представьте, что это река, превращающаяся в водопад. До сих пор мы смотрели на реку. И вот впервые увидели сам водопад.

Эндрю Маммери

физик-теоретик из Оксфордского университета

Движение материи к чёрной дыре происходит не по прямой. Она перемещается по спирали, как вода, которая приближается к стоку. Расчёты Эйнштейна показывали, что в определённый момент это движение должно прекратиться, и материя устремится сквозь горизонт событий по прямой. Сомнений в расчётах не было, однако астрофизики искали возможность наблюдать признаки этого процесса в реальности.

Авторы исследования, в котором это удалось осуществить, сначала построили модель происходящего, чтобы понять, какой тип излучения следует искать. Потом начался поиск характерных следов в известном наборе данных. Лучше всего подошла чёрная дыра в системе MAXI J1820+070.

Она находится на расстоянии около 10 тысяч световых лет от нас. Система содержит чёрную дыру массой в 8,5 солнечных, а также обычную звезду, из которой героиня исследования высасывает вещество. Каждый «приём пищи» сопровождается рентгеновскими вспышками от разогретой материи, падающей в чёрную дыру.

Эти вспышки регистрировались разными инструментами регулярно. Тогда же другие исследования отмечали необычный дополнительный компонент излучения, но не придавали ему значения. Как раз на него обратили особенно пристальное внимание авторы новой работы. И это излучение полностью соответствует модели, построенной на основе расчётов Эйнштейна. То есть оно исходит уже от материи, которая проживает свой последний миг перед падением за горизонт событий.

Наблюдение излучения из «области погружения» позволит учёным усовершенствовать гравитационные модели поведения материи в экстремальной близости к чёрным дырам. И это приблизит астрофизиков к лучшему пониманию природы этих загадочных объектов.