Hvad er miljøet omkring et sort hul virkelig? Astronomer får en bedre idé ved at observere lyset fra beskyttelsesdisken omkring sorte huller. Lyset er ikke konstant - det blusser, spruttere og gnister - og denne flimring giver ny og overraskende indsigt i den kolossale mængde energi, der stammer fra omkring sorte huller. Ved at kortlægge, hvor godt variationerne i synligt lys matcher de i røntgenstråler på meget korte tidsskalaer, har astronomer vist, at magnetfelter skal spille en afgørende rolle i den måde, sorte huller sluger stof på.
”Den hurtige flimring af lys fra et sort hul ses oftest ved røntgenbølgelængder,” siger Poshak Gandhi, der ledede det internationale hold, der rapporterer disse resultater. "Denne nye undersøgelse er en af kun en håndfuld til dato, der også udforsker de hurtige variationer i synligt lys, og vigtigst af alt, hvordan disse udsving relateres til røntgenstrålerne."
Iagttagelserne spores flimring af de sorte huller samtidigt ved hjælp af to forskellige instrumenter, et på jorden og et i rummet. X-ray data blev taget ved hjælp af NASAs Rossi X-ray Timing Explorer satellit. Det synlige lys blev opsamlet med højhastighedskameraet ULTRACAM, et besøgende instrument på ESOs Very Large Telescope (VLT), hvor der optages op til 20 billeder i sekundet. ULTRACAM blev udviklet af teammedlemmer Vik Dhillon og Tom Marsh. ”Dette er blandt de hurtigste observationer af et sort hul nogensinde opnået med et stort optisk teleskop,” siger Dhillon.
Til deres overraskelse opdagede astronomer, at lysstyrkeudsvingene i det synlige lys var endnu hurtigere end dem, der blev set i røntgenstråler. Derudover viste det sig, at synligt lys og røntgenstråling ikke var samtidigt, men at følge et gentaget og bemærkelsesværdigt mønster: lige før en røntgenstråling lyser det synlige lys og derefter bølger til en lys flash for en lille brøkdel af et sekund inden hurtigt falder igen.
Se en film med udsvingene.
Ingen af denne stråling kommer direkte ud fra det sorte hul, men fra de intense energistrømme af elektrisk ladet stof i dets nærhed. Miljøet i et sort hul omformes konstant af en konkurrerende kræfter som tyngdekraft, magnetisme og eksplosivt tryk. Som et resultat varierer lys, der udsendes af de varme strømme af stof, i lysstyrke på en forvirret og tilfældig måde. ”Men det mønster, der findes i denne nye undersøgelse, har en stabil struktur, der skiller sig ud midt i en ellers kaotisk variabilitet, og så kan det give afgørende ledetråde om de dominerende underliggende fysiske processer i handling,” siger teammedlem Andy Fabian.
Det synlige lysemission fra kvartererne af sorte huller blev almindeligt antaget at være en sekundær virkning, med et primært røntgenudbrud, der oplyste den omgivende gas, som derefter skinte i det synlige interval. Men hvis dette var tilfældet, ville eventuelle variationer i synligt lys hænge bag røntgenvariabiliteten og ville være meget langsommere at toppe og falme væk. ”Den hurtige synlige lys, der nu opdages, udelukker øjeblikkeligt dette scenario for begge undersøgte systemer,” hævder Gandhi. ”I stedet skal variationerne i røntgenstråle og synligt lysudgang have nogen fælles oprindelse og en meget tæt på selve det sorte hul.”
Stærke magnetiske felter repræsenterer den bedste kandidat til den dominerende fysiske proces. De fungerer som et reservoir og kan opsuge energien, der frigøres tæt på det sorte hul, og opbevare det, indtil det kan udledes enten som varmt røntgenstrålende plasma fra flere millioner eller som strømme af ladede partikler, der bevæger sig tæt på lysets hastighed. Opdelingen af energi i disse to komponenter kan resultere i det karakteristiske mønster for røntgenstråler og variation i synligt lys.
Papirer om denne forskning: Her og her
Kilde: ESO
