At tjekke spinhastigheden på et supermassivt sort hul er en fantastisk måde for astronomer at teste Einsteins teori under ekstreme forhold - og se nærmere på, hvor intens tyngdekraften forvrænger rumtidsstoffet. Forestil dig nu et monster ... et, der har en masse på ca. 2 millioner gange vores sol, måler 2 millioner miles i diameter og roterer så hurtigt, at det næsten bryder lysets hastighed.
En fantasi? Ikke næppe. Det er et supermassivt sort hul placeret i midten af spiralgalaksen NGC 1365 - og det er ved at lære os meget mere om, hvordan sorte huller og galakser modnes.
Hvad gør forskere så sikre på, at de endelig har taget endelige beregninger af en sådan utrolig spinhastighed i en fjern galakse? Takket være data, der er taget af det nukleare spektroskopiske teleskop array, eller NuSTAR, og Det Europæiske Rumorganisations XMM-Newton røntgen-satellitter, har forskerholdet kigget ind i hjertet af NGC 1365 med røntgenøjne - under hensyntagen til placeringen af begivenhedshorisonten - kanten af det spinde hul, hvor det omkringliggende rum begynder at blive trukket ind i udyret.
”Vi kan spore sagen, når det hvirvler ind i et sort hul ved hjælp af røntgenstråler, der udsendes fra regioner meget tæt på det sorte hul,” sagde medforfatteren til en ny undersøgelse, NuSTAR-hovedundersøger Fiona Harrison fra Californiens teknologiske institut i Pasadena. "Strålingen, vi ser, er fordrejet og forvrænget af partiklernes bevægelser og det sorte huls utrolige stærke tyngdekraft."
Undersøgelserne stoppede imidlertid ikke der, de gik videre til den inderste kant for at omfatte placeringen af akkretionsdisken. Her er den "Inderste stabile cirkulære bane" - det sproglige punkt uden tilbagevenden. Denne region er direkte relateret til et sort huls spinhastighed. Da rumtid er forvrænget i dette område, kan noget af det komme endnu tættere på ISCO, før det trækkes ind. Hvad der gør de aktuelle data så overbevisende er at se dybere ind i det sorte hul gennem et bredere sortiment af røntgenstråler, hvilket tillader astronomer for at se ud over svævende skyer af støv, som kun forvirrede tidligere aflæsninger. Disse nye fund viser os, at det ikke er støvet, der forvranger røntgenstrålene - men den knusende tyngdekraft.
”Dette er første gang nogen har nøjagtigt målt drejningen af et supermassivt sort hul,” sagde hovedforfatter Guido Risaliti fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) og INAF - Arcetri Observatory.
”Hvis jeg kunne have tilføjet et instrument til XMM-Newton, ville det have været et teleskop som NuSTAR,” sagde Norbert Schartel, XMM-Newton-projektforsker ved European Space Astronomy Center i Madrid. "De højenergiske røntgenbilleder leverede et essentielt manglende puslespil til at løse dette problem."
Selvom det centrale sorte hul i NGC 1365 nu er et monster, begyndte det ikke som et. Som alle ting, inklusive selve galaksen, udviklede den sig med tiden. I løbet af millioner af år opnåede det sig et omkrets, da det forbrugte stjerner og gas - muligvis endda fusionerede med andre sorte huller undervejs.
”Det sorte huls drejning er en hukommelse, en optegnelse af galaksens tidligere historie som helhed,” forklarede Risaliti.
”Disse monstre, med masser fra millioner til milliarder af gange solens, er dannet som små frø i det tidlige univers og vokser ved at sluge stjerner og gas i deres værtsgalakser, fusionere med andre kæmpe sorte huller, når galakser kolliderer, eller begge dele , ”Sagde studiens hovedforfatter, Guido Risaliti fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass., Og det italienske National Institute for Astrophysics.
Denne nye spin på sorte huller har vist os, at et monster kan dukke op fra "ordnet akkretion" - og ikke blot tilfældige flere begivenheder. Holdet fortsætter deres studier for at se, hvordan andre faktorer end sort hulsnurr ændrer sig over tid og fortsætter med at observere flere andre supermassive sorte huller med NuSTAR og XMM-Newton.
”Dette er enormt vigtigt inden for videnskaben med sorte huler,” sagde Lou Kaluzienski, NuSTAR-programforsker ved NASAs hovedkvarter i Washington, D.C. ”NASA- og ESA-teleskoper løste dette problem sammen. I takt med røntgenobservationer med lavere energi, der blev udført med XMM-Newton, gav NuSTAR's hidtil usete evner til måling af røntgenstråler med højere energi et essentielt, manglende puslespil for at løse dette problem. ”
Original historiekilde: JPL / NASA News Release.
