Если черная дыра засасывает даже свет и ее нельзя увидеть напрямую, как ученые вообще догадались что они существуют? И как их изучают если их не видно?
Простым языком объясните пожалуйста, интересно но в физике не силен.
Сначала их предсказали математически. Эйнштейн в 1915 году опубликовал общую теорию относительности, а уже в 1916 году Карл Шварцшильд нашел решение уравнений Эйнштейна, которое описывало объект настолько плотный, что ничто не может покинуть его гравитацию - даже свет. Это и была первая математическая модель черной дыры, хотя термин "черная дыра" появился только в 1967 году.
Но долго это считалось чисто теоретической абстракцией. Никто не верил что такое может существовать в реальности.
Прорыв случился в 1960-х годах когда начали изучать рентгеновское излучение из космоса. Обнаружили источник Лебедь X-1 - очень яркое рентгеновское излучение идет из системы где видна только одна звезда, а вторую не видно вообще.
По движению видимой звезды вокруг невидимого компаньона рассчитали массу невидимого объекта. Получилось около 15 масс Солнца. Но при этом объект крошечный и ничего не излучает в видимом диапазоне.
Объяснение: невидимый объект это черная дыра, которая высасывает материю из соседней звезды. Материя разгоняется до огромных скоростей перед падением в черную дыру и нагревается до миллионов градусов, излучая рентген. Саму дыру не видно, но видно как вещество вокруг нее светится.
С тех пор нашли тысячи таких объектов. Плюс в 2019 году впервые сфотографировали "тень" черной дыры - темный круг на фоне светящегося аккреционного диска. Это была черная дыра в центре галактики M87.
Коротко:
Проще говоря: видят что звезды вращаются вокруг чего то невидимого. Рассчитывают массу этого невидимого объекта по орбитам звезд. Если масса огромная а ничего не видно - значит черная дыра.
Еще крутой факт: в центре нашей галактики Млечный Путь тоже есть черная дыра - Стрелец A*. Ее обнаружили наблюдая за звездами которые носятся вокруг центра галактики с бешеными скоростями. Одна звезда S2 облетает черную дыру за 16 лет, разгоняясь до 5000 км/с.
По этим орбитам вычислили что в центре находится объект массой 4 миллиона солнечных масс в объеме размером с орбиту Меркурия. Это может быть только черная дыра.
Еще есть гравитационные волны. Когда две черные дыры сталкиваются, они создают рябь в пространстве-времени. В 2015 году детекторы LIGO впервые зафиксировали эти волны от слияния двух черных дыр. Это было прямое доказательство их существования.
Вау, спасибо за такой подробный ответ! Теперь понятно. Получается их "увидели" не напрямую, а по влиянию на окружающее пространство