Wyobraź sobie wirującą czarną dziurę, tak kolosalną i tak potężną, że kopie fotony, podstawowe jednostki światła, i przesyła je w kosmosie tysiące lat świetlnych. Naukowcy ogłaszają w czasopiśmie Natura Fizyka dziś te dobrze podróżowane fotony wciąż noszą sygnaturę tego kolosalnego wstrząsu, zniekształcając ich ruch. Zakłócenie jest jak dalekodystansowy pocisk z samej czarnej dziury, zawierający informacje o jego rozmiarze i prędkości wirowania.
Naukowcy twierdzą, że zderzone fotony są kluczem do odkrycia teorii, która przede wszystkim przewiduje czarne dziury.
„W badaniach ogólnej teorii względności rzadkie jest odkrycie nowego zjawiska, które pozwala nam na dalsze testowanie teorii” - mówi Martin Bojowald, profesor fizyki Penn State i autor Wiadomości i widoki artykuł towarzyszący badaniu.
Czarne dziury są tak potężne grawitacyjnie, że zniekształcają pobliską materię, a nawet przestrzeń i czas. To zjawisko, nazywane kadrowaniem, można wykryć za pomocą czułych żyroskopów na satelitach, zauważa Bojowald.
Główny autor badań Fabrizio Tamburini, astronom z Uniwersytetu w Padwie (Padwa) we Włoszech, i jego koledzy obliczyli, że obracająca się czasoprzestrzeń może nadawać światłu wewnętrzną formę pędu orbitalnego, inną niż jego obrót. Autorzy sugerują wizualizację tego jako niepłaskich frontów fali tego skręconego światła jak cylindryczne spiralne schody, skupione wokół wiązki światła.
„Wzór intensywności skręconego światła poprzecznie do wiązki pokazuje ciemną plamę pośrodku - gdzie nikt nie chodziłby po schodach - otoczony koncentrycznymi okręgami”, piszą. „Skręcenie trybu czystego [orbitalnego momentu pędu] można zobaczyć we wzorcach interferencyjnych.” Mówią, że badacze potrzebują od 10 000 do 100 000 fotonów, aby poskładać historię czarnej dziury.
A teleskopy potrzebują pewnego rodzaju trójwymiarowego (lub holograficznego) widzenia, aby zobaczyć korkociągi w falach świetlnych, które otrzymują, Bojowald powiedział: „Jeśli teleskop może wystarczająco dobrze powiększyć, można być pewnym, że wszystkie 10 000-100 000 fotonów pochodzi z dysk akrecyjny zamiast od innych gwiazd dalej. Zatem powiększenie teleskopu będzie decydującym czynnikiem. ”
Uważa, w oparciu o przybliżone obliczenia, że „gwiazdę taką jak Słońce tak daleko od centrum Drogi Mlecznej trzeba będzie obserwować przez mniej niż rok. Nie będzie to więc bezpośredni obraz, ale nie trzeba będzie długo czekać. ”
Bo Thidé, współautor badań, profesor i dyrektor programowy Szwedzkiego Instytutu Fizyki Kosmicznej, powiedział, że rok może być konserwatywny, nawet w przypadku niewielkiej rotacji i zapotrzebowania do 100 000 fotonów.
„Ale kto wie” - powiedział. „Dowiemy się więcej po przeprowadzeniu dalszego szczegółowego modelowania - i oczywiście obserwacji. W tym momencie kładziemy nacisk na odkrycie
nowe ogólne zjawisko względności, które pozwala nam dokonywać obserwacji, pomijając precyzyjne prognozy ilościowe. ”
Spinki do mankietów: Fizyka przyrody
