Černé díry jsou samy o sobě extrémními objekty, ale tentokrát se vědcům podařilo zachytit něco ještě vzácnějšího než jejich samotnou existenci. Poprvé přímo pozorovali, jak rotující černá díra doslova strhává okolní časoprostor a nutí ho k pomalému kolébání. Jde o jev známý jako Lenseho–Thirringova precese, který byl předpovězen už na začátku 20. století, dlouho však zůstával mimo dosah přímého pozorování.

Klíčem k objevu se stal objekt označený AT2020afhd. V tomto případě hvězda zabloudila příliš blízko supermasivní černé díry a byla roztrhána její obrovskou gravitací. Zbytky hvězdy vytvořily kolem černé díry rychle rotující disk a zároveň vznikly úzké výtrysky hmoty, které se řítily do okolního vesmíru téměř rychlostí světla. Právě tento dramatický scénář poskytl ideální podmínky k zachycení jemného, ale zásadního efektu.

Astronomové si všimli, že jak akreční disk, tak i výtrysky vykazují pravidelné kolísání. Celý systém se pohupoval v rytmu přibližně dvaceti dnů, a to synchronně. Nešlo o náhodu ani o běžné projevy nestability, ale o přímý důsledek toho, že rotující černá díra stáčí strukturu samotného časoprostoru ve svém okolí. Jinými slovy, hmota v blízkosti černé díry se nepohybuje jen podle gravitace, ale je doslova unášena zakřiveným prostorem.

Zdroj: Shutterstock

Sto let stará teorie obstála

Myšlenka, že masivní rotující těleso dokáže ovlivnit časoprostor podobně, jako vír strhává vodu kolem sebe, se objevila už v roce 1913 v pracích Alberta Einsteina. O několik let později ji matematicky popsali Josef Lense a Hans Thirring. Až dosud ale šlo spíše o nepřímé důkazy nebo měření v mnohem slabších gravitačních polích, například v okolí Země.

Pozorování AT2020afhd přináší dosud nejpřesvědčivější důkaz tohoto jevu v extrémním prostředí černé díry. Vědci k tomu využili kombinaci rentgenových dat z observatoře Swift a radiových měření z pole radioteleskopů VLA. Právě spojení různých vlnových délek umožnilo sledovat chování hmoty v čase a odlišit skutečný fyzikální efekt od běžných výkyvů záření.

Význam objevu je větší než jen potvrzení staré teorie. Díky tomuto typu měření mohou astronomové lépe určovat rychlost rotace černých děr, porozumět tomu, jak se hmota dostává pod jejich vliv, a také lépe vysvětlit vznik a stabilitu relativistických výtrysků. Tyto procesy hrají zásadní roli ve vývoji galaxií a v tom, jak se energie z černých děr šíří do okolního vesmíru.

Celý objev zároveň ukazuje, že i více než sto let staré teoretické předpovědi mohou čekat na svou chvíli, než technologie a náhoda vytvoří správné podmínky k jejich ověření. V tomto případě stačilo, aby se jedna hvězda vydala na špatnou oběžnou dráhu a odhalila lidstvu další z hlubokých tajemství vesmíru.