Kaip galėtų atrodyti juodosios skylės šešėlio forma? Jis nebūtinai bus apskritas

Šešėlis yra zona, iš kurios, bent jau teoriškai, mūsų negalėtų pasiekti jokia spinduliuotė, sukuriama toliau nuo juodosios skylės. Jei fotonas priartėja arčiau juodosios skylės nei tam tikra kritinė riba, jis galiausiai bus prarytas ir tolimo stebėtojo nebepasieks.

Iš kitos pusės, jei fotonas išspinduliuojamas arčiau, nei ta kritinė riba, jis gali pasiekti tolimą stebėtoją. Taigi, žiūrint iš šalies, aplink juodąją skylę turėtų būti matomas ne tik fotonų žiedas – plona juosta iš tų fotonų, kurie apsukę ratą ar kelis aplink juodąją skylę pasiekia mus, – bet ir mažesnis vidinis šešėlis. Tarp fotonų žiedo ir vidinio šešėlio turėtų egzistuoti šiek tiek spinduliuotės, sklindančios iš prie pat juodosios skylės esančios medžiagos.

Naujame tyrime analizuojama, kaip galėtų atrodyti ši spinduliuotė ir vidinio šešėlio forma. Nors vidinis šešėlis atitinka juodosios skylės įvykių horizontą, o pastarasis visada yra tiksliai apskritimo formos, šešėlis nebūtinai bus apskritiminis. Taip nutinka dėl stiprios juodosios skylės gravitacijos, kuri nevienodai iškreipia trajektorijas fotonų, judančių iš vienos ar kitos juodosios skylės pusės mūsų link. Teoriškai, išskyrę vidinio šešėlio formą, galėtume patikrinti reliatyvumo teorijos duodamas prognozes apie šviesos trajektorijos išsikreipimą prie juodosios skylės.

Taip pat šie duomenys padėtų nustatyti juodosios skylės masę ir sukimosi spartą nepriklausomai nuo kitų įvertinimo būdų. Dabartinė M87* juodosios skylės nuotrauka nėra pakankamai aukštos raiškos, kad būtų galima pritaikyti šiuos analizės metodus, bet netolimoje ateityje, pagerinus Įvykių horizonto teleskopo tinklą ar netgi praplėtus jį kosminiais teleskopais, nuotraukos turėtų tapti daug ryškesnės – tada juodąsias skyles galėsime nagrinėti daug detaliau.

Tyrimo rezultatai arXiv.