Hele himlen er fyldt med en diffus glød med høj energi: den kosmiske røntgenbaggrund. I de sidste år kunne astronomerne vise, at denne stråling næsten fuldstændigt kan forbindes med individuelle objekter. Tilsvarende opløste Galileo Galilei i begyndelsen af det 17. århundrede Mælkevejenes lys til individuelle stjerner. Røntgenbaggrunden har oprindelse i hundreder af millioner af supermassive sorte huller, der lever af stof i centrum af fjerne galakssystemer. Fordi de sorte huller tilskuer masse, observerer vi dem i røntgenbaggrund i deres vækstfase. I dagens univers findes massive sorte huller i centrum for praktisk talt alle nærliggende galakser.
Når materien skynder sig ned ad afgrunden af et sort hul, hastigheder det omkring den kosmiske malstrøm næsten med lysets hastighed og opvarmes så kraftigt, at det udsender sin "sidste råb om hjælp" i form af højenergistråling, før den forsvinder for evigt. Derfor er de formodentlig usynlige sorte huller blandt de mest lysende objekter i universet, hvis de fodres godt i centrum af såkaldte aktive galakser. De kemiske kaliumelementer i stoffet udsender røntgenstråler med en karakteristisk bølgelængde og kan derfor identificeres gennem deres spektrale fingeraftryk. Atomer i elementjernet er et særligt nyttigt diagnostisk værktøj, fordi dette metal er mest rigeligt i kosmos og stråler mest intenst ved høje temperaturer.
På en måde, der ligner radarfældrene, som politiet identificerer hurtige biler, kan de relativistiske hastigheder på jernatomer, der omkranser det sorte hul, måles gennem en forskydning i deres bølgelængde. Gennem en kombination af effekterne, der er forudsagt af Einsteins specielle og generelle relativitetsteori, forventes der imidlertid en karakteristisk udvidet, asymmetrisk linjeprofil, dvs. et udtværet fingeraftryk i røntgenlys fra sorte huller. Speciel relativitet postulerer, at bevægelige ure kører langsomt, og generel relativitet forudsiger, at ure løber langsomt i nærheden af store masser. Begge effekter fører til en forskydning af lyset, der udsendes af jernatomer, til den længere bølgelængdedel af det elektromagnetiske spektrum. Men hvis vi observerer sagen, der cirkler i den såkaldte ”akkretionsskive” (fig. 1) fra siden, ser lyset fra atomer, der kører mod os, ud til at være forskudt til kortere bølgelængder og meget lysere end det, der bevæger sig væk fra os. Disse effekter af relativitet er stærkere, jo tættere sagen når det sorte hul. På grund af den buede rumtid er de stærkest i hurtig roterende sorte huller. I de sidste år har målinger af relativistiske jernlinjer været mulige i et par nærliggende galakser - for første gang i 1995 med den japanske ASCA-satellit.
Nu har forskerne omkring G? Nther Hasinger fra Max-Planck-instituttet for udenjordisk fysik sammen med gruppen af Xavier Barcons ved det spanske Instituto de F? Sica de Cantabria i Santander og Andy Fabian ved Institut for Astronomi i Cambridge, UK har afsløret det relativistisk udtværede fingeraftryk af jernatomer i det gennemsnitlige røntgenlys på ca. 100 fjerne sorte huller med røntgenbaggrund (fig. 2). Astrofysikerne brugte røntgenobservatoriet XMM-Newton fra Det Europæiske Rumorganisations ESA. De pegede instrumentet mod et felt i Big Dipper-stjernebilledet i mere end 500 timer og opdagede flere hundrede svage røntgenkilder.
På grund af universets udvidelse bevæger galakserne sig væk fra os med en hastighed, der øges med deres afstand, og dermed vises deres spektrale linjer alle på forskellige bølgelængder; astronomerne var først nødt til at korrigere røntgenlys fra alle objekter ind i resten af Mælkevejen. De nødvendige afstandsmålinger for mere end 100 genstande blev opnået med det amerikanske Keck-teleskop. Efter at have tilføjet lyset fra alle objekter, var forskerne meget overrasket over det uventet store signal og den karakteristisk udvidede form på jernlinjen.
Fra signalets styrke deducerede de fraktionen af jernatomer i den akkrediterede stof. Overraskende nok er den kemiske forekomst af jern i “ernæring” af disse relativt unge sorte huller ca. tre gange højere end i vores solsystem, som var blevet skabt markant senere. Galaxiernes centre i det tidlige univers må derfor have haft en særlig effektiv metode til at fremstille jern, muligvis fordi voldelig stjernedannende aktivitet "avler" de kemiske elementer temmelig hurtigt i aktive galakser. Linjens bredde indikerede, at jernatomerne må stråle temmelig tæt på det sorte hul, i overensstemmelse med hurtigt roterende sorte huller. Denne konklusion findes også indirekte af andre grupper, der sammenlignede energien i røntgenbaggrund med den samlede masse af ”sovende” sorte huller i nærliggende galakser.
Original kilde: Max Planck Society nyhedsmeddelelse
Vil du opdatere din computerskrivebordsbaggrund? Her er nogle billeder i sort baggrund.
