Supermassiivisen mustan aukon pyörimisnopeuden tarkistaminen on tähtitieteilijöille loistava tapa testata Einsteinin teoriaa äärimmäisissä olosuhteissa – ja tarkastella tarkasti, kuinka voimakas painovoima vääristää aika-avaruuden kudosta. Kuvittele nyt hirviö… sellaisen, jonka massa on noin 2 miljoonaa kertaa aurinkomme massa, sen halkaisija on 2 miljoonaa mailia ja joka pyörii niin nopeasti, että se melkein rikkoo valon nopeuden.
Fantasiaa? Ei tuskin. Se on supermassiivinen musta aukko, joka sijaitsee spiraaligalaksin NGC 1365 keskellä – ja se opettaa meille paljon enemmän mustien aukkojen ja galaksien kypsymisestä.
Mikä tekee tutkijoista niin varmoja, että he ovat vihdoin tehneet lopulliset laskelmat niin uskomattomasta pyörimisnopeudesta kaukaisessa galaksissa? Nuclear Spectroscopic Telescope Array eli NuSTAR:n ja Euroopan avaruusjärjestön XMM-Newton-röntgensatelliittien keräämien tietojen ansiosta tutkijaryhmä on kurkistanut röntgensilmin NGC 1365:n sydämeen – huomioinut sijainnin. tapahtumahorisontin – pyörivän reiän reuna, jossa ympäröivää tilaa aletaan vetää pedon suuhun.
'Voimme jäljittää aineen sen pyörteessä mustaan aukkoon käyttämällä röntgensäteitä, jotka lähtevät alueilta, jotka ovat hyvin lähellä mustaa aukkoa', sanoi uuden tutkimuksen kirjoittaja, NuSTAR-päätutkija Fiona Harrison Kalifornian teknologiainstituutista Pasadenassa. 'Näkemämme säteily on vääntynyt ja vääristynyt hiukkasten liikkeen ja mustan aukon uskomattoman voimakkaan painovoiman vuoksi.'
Tutkimukset eivät kuitenkaan jääneet tähän, vaan ne etenivät sisäreunaan kattamaan akkretiolevyn sijainnin. Tässä on 'Sisin vakaa ympyräkiertorata' - sananlaskupiste, josta ei ole paluuta. Tämä alue liittyy suoraan mustan aukon pyörimisnopeuteen. Koska aika-avaruus on vääristynyt tällä alueella, osa siitä voi päästä jopa lähemmäksi ISCO:ta ennen kuin ne vedetään sisään. Nykyisestä tiedosta niin vakuuttavaa on nähdä syvemmälle mustaan aukkoon laajemman röntgensäteiden avulla, mikä mahdollistaa tähtitieteilijät näkevät verhoavien pölypilvien taakse, mikä vain hämmensi menneitä lukemia. Nämä uudet löydöt osoittavat meille, että pöly ei vääristä röntgensäteitä - vaan murskaava painovoima.
Tutkijat mittaavat supermassiivisten mustien aukkojen pyörimisnopeuksia levittämällä röntgenvaloa eri väreihin. Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech
'Tämä on ensimmäinen kerta, kun kukaan on mitannut tarkasti supermassiivisen mustan aukon pyörimisen', sanoi johtava kirjoittaja Guido Risaliti Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics -keskuksesta (CfA) ja INAF - Arcetri Observatorysta.
'Jos olisin voinut lisätä yhden instrumentin XMM-Newtoniin, se olisi ollut NuSTARin kaltainen teleskooppi', sanoi Norbert Schartel, XMM-Newton-projektitutkija Euroopan avaruusastronomiakeskuksesta Madridissa. 'Suurienergiset röntgensäteet tarjosivat olennaisen puuttuvan palapelin tämän ongelman ratkaisemiseksi.'
Vaikka NGC 1365:n keskeinen musta aukko on nyt hirviö, se ei alkanut sellaisena. Kuten kaikki asiat, myös itse galaksi, se kehittyi ajan myötä. Miljoonien vuosien aikana sen ympärysmitta kasvoi kuluttaessaan tähtiä ja kaasua – mahdollisesti jopa sulautuessaan muihin mustiin aukkoihin matkan varrella.
'Mustan aukon pyöriminen on muisto, ennätys koko galaksin menneestä historiasta', Risaliti selitti.
'Nämä hirviöt, joiden massat ovat miljoonia - miljardeja kertoja auringon massasta, muodostuvat pieninä siemeninä varhaisessa universumissa ja kasvavat nielemällä tähtiä ja kaasua isäntägalakseissaan, sulautuen muihin jättimäisiin mustiin aukkoihin galaksien törmääessä, tai molempia. ', sanoi tutkimuksen johtava kirjoittaja Guido Risaliti Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics -keskuksesta Cambridgessa, Massachusettsissa ja Italian kansallisesta astrofysiikan instituutista.
Tämä uusi mustien aukkojen kierros on osoittanut meille, että hirviö voi nousta 'järjestetystä kasautumisesta' - eikä vain satunnaisista useista tapahtumista. Tiimi jatkaa tutkimuksiaan nähdäkseen, kuinka muut tekijät kuin mustan aukon pyöriminen muuttuvat ajan myötä, ja jatkaa useiden muiden supermassiivisten mustien aukkojen havainnointia NuSTAR:n ja XMM-Newtonin avulla.
'Tämä on erittäin tärkeää mustien aukkojen tieteenalalle', sanoi Lou Kaluzienski, NuSTAR-ohjelman tutkija NASA:n päämajasta Washingtonissa. 'NASA ja ESA-teleskoopit ratkaisivat tämän ongelman yhdessä. Yhdessä XMM-Newtonilla tehtyjen alhaisemman energian röntgenhavaintojen kanssa NuSTARin ennennäkemättömät kyvyt mitata korkeamman energian röntgensäteitä tarjosivat olennaisen puuttuvan palapelin tämän ongelman selvittämiseksi.
Alkuperäinen tarinan lähde: JPL/NASA:n uutistiedote .
