211service.com
Astronomer har oppdaget røntgenstråler bak et supermassivt sort hull
NASA/JPL-Caltech
Når gass faller ned i et sort hull, frigjør den en enorm mengde energi og spyr ut elektromagnetisk stråling i alle retninger, noe som gjør disse objektene til noen av de lyseste i det kjente universet. Men forskere har bare noen gang vært i stand til å se lys og annen stråling fra et supermassivt sort hull når det skinner direkte mot teleskopene våre - alt bakfra har alltid vært skjult.
Inntil nå. En ny studie publisert i Nature viser den første deteksjonen av stråling som kommer fra bak et svart hull – bøyd som et resultat av forvrengningen av romtiden rundt objektet. Det er nok et bevis for Einsteins teori om generell relativitet.
'Dette er et veldig spennende resultat,' sier Edward Cackett, en astronom ved Wayne State University som ikke var involvert i studien. «Selv om vi har sett signaturen til røntgenekko før, har det til nå ikke vært mulig å skille ut ekkoet som kommer fra bak det sorte hullet og blir bøyd rundt inn i siktlinjen vår. Det vil gi bedre kartlegging av hvordan ting faller inn i sorte hull og hvordan sorte hull bøyer romtiden rundt dem.'
Frigjøring av energi fra sorte hull, noen ganger i form av røntgenstråler, er en absurd ekstrem prosess. Og fordi supermassive sorte hull frigjør så mye energi, er de i hovedsak kraftsentre som lar galakser vokse rundt dem. Hvis du vil forstå hvordan galakser dannes, må du virkelig forstå disse prosessene utenfor det sorte hullet som er i stand til å frigjøre disse enorme mengdene energi og kraft, disse utrolig skarpe lyskildene som vi studerer, sier Dan Wilkins, en astrofysiker. ved Stanford University og hovedforfatter av studien.
Studien fokuserer på et supermassivt sort hull i sentrum av en galakse kalt I Zwicky 1 (forkortet I Zw 1), rundt 100 millioner lysår fra Jorden. I supermassive sorte hull som I Zw 1 faller store mengder gass mot midten (hendelseshorisonten, som i utgangspunktet er point of no return) og har en tendens til å flate ut til en skive. Over det sorte hullet resulterer en sammenløp av superladede partikler og magnetisk feltaktivitet i produksjon av høyenergi røntgenstråler.
Noen av disse røntgenstrålene skinner rett mot oss, og vi kan observere dem normalt ved hjelp av teleskoper. Men noen av dem skinner også ned mot den flate gassskiven og vil reflekteres av den. I Zw 1 sort hulls rotasjon avtar med en høyere hastighet enn det man ser i de fleste supermassive sorte hull, noe som fører til at omgivende gass og støv faller inn lettere og mater det sorte hullet fra flere retninger. Dette fører igjen til større røntgenutslipp, og derfor var Wilkins og teamet hans spesielt interessert.
Mens Wilkins og teamet hans observerte dette sorte hullet, la de merke til at koronaen så ut til å blinke. Disse blinkene, forårsaket av røntgenpulser som reflekteres fra den massive gassskiven, kom fra bak skyggen til det sorte hullet - et sted som vanligvis er skjult. Men fordi det sorte hullet bøyer rommet rundt det, bøyes røntgenrefleksjonene også rundt det, noe som betyr at vi kan oppdage dem.
Signalene ble funnet ved hjelp av to forskjellige rombaserte teleskoper optimalisert for å oppdage røntgenstråler i verdensrommet: NuSTAR, som drives av NASA, og XMM-Newton, som drives av European Space Agency.
Den største implikasjonen av de nye funnene er at de bekrefter det Albert Einstein spådde som en del av hans generelle relativitetsteori – måten lyset burde bøye seg rundt gigantiske objekter som supermassive sorte hull.
Det er første gang vi virkelig ser den direkte signaturen til måten lyset bøyer seg hele veien bak det sorte hullet inn i vår synslinje, fordi av måten svart hull forvrider rommet rundt seg selv, sier Wilkins.
'Selv om denne observasjonen ikke endrer vårt generelle bilde av akkresjon av svarte hull, er det en fin bekreftelse på at generell relativitet er på spill i disse systemene,' sier Erin Kara, en astrofysiker ved MIT som ikke var involvert i studien.
Til tross for navnet, er supermassive sorte hull så langt unna at de egentlig bare ser ut som enkeltstående lyspunkter, selv med toppmoderne instrumenter. Det kommer ikke til å være mulig å ta bilder av dem alle slik forskerne brukte Event Horizon Telescope til å fange skyggen av en supermassiv bla ck hull i Galaxy M87.
Så selv om det er tidlig, håper Wilkins og teamet hans at det å oppdage og studere flere av disse røntgenekkoene bak svingen kan hjelpe oss med å lage delvise eller til og med hele bilder av fjerne supermassive sorte hull. I sin tur kan det hjelpe dem å låse opp noen store mysterier rundt hvordan supermassive sorte hull vokser, opprettholder hele galakser og skaper miljøer der fysikkens lover blir presset til det ytterste.
Rettelse 8/3/21: Den første versjonen av denne historien sa feilaktig at Einstein kom med sin spådom i 1963. Vi beklager feilen.