Koko taivas on täynnä hajakuormaa, korkeaa energiaa: kosmisen röntgentausta. Viime vuosina tähtitieteilijät ovat voineet osoittaa, että tämä säteily voidaan liittää melkein kokonaan yksittäisiin esineisiin. Samoin Galileo Galilei ratkaisi 1500-luvun alussa Linnunradan valon yksittäisiksi tähtiin. Röntgenkuvaus taustalla on satoja miljoonia supermassiivisia mustia reikiä, jotka syövät aineesta etäisten galaksijärjestelmien keskuksissa. Koska mustat reiät lisääntyvät massaan, havaitsemme niitä röntgentaustalla niiden kasvuvaiheen aikana. Nykypäivän maailmankaikkeudessa massiivisia mustia reikiä löytyy käytännössä kaikkien lähellä olevien galaksien keskuksista.
Kun aine ryntää alas mustan reiän syvyydestä, se nopeutuu kosmisen maelstromin ympärillä melkein valon nopeudella ja kuumenee niin voimakkaasti, että se lähettää "viimeisen avunhuuton" korkean energian säteilyn muodossa ennen sitä katoaa ikuisesti. Siksi oletettavasti näkymättömät mustat reiät ovat maailmankaikkeuden valoisimpia kohteita, jos niitä syötetään hyvin niin kutsuttujen aktiivisten galaksien keskuksissa. Aineen kemialliset cal-elementit lähettävät röntgenkuvat, joiden aallonpituus on ominaista, ja siksi ne voidaan tunnistaa spektrisen sormenjäljensä avulla. Rautaelementin atomit ovat erityisen hyödyllinen diagnoosityökalu, koska tätä metallia on runsaasti kosmossa ja se säteilee voimakkaimmin korkeissa lämpötiloissa.
Samoin kuin tutkaloukut, joiden avulla poliisi tunnistaa ylinopeutta aiheuttavat autot, Mustan reiän ympäri kiertävien rautaatomien relativistiset nopeudet voidaan mitata siirtämällä niiden valon aallonpituutta. Einsteinin erityisen ja yleisen suhteellisuusteorian ennustamien tehosteiden yhdistelmän kautta on kuitenkin luonteenomaisesti laajennettu, epäsymmetrinen viivaprofiili, ts. Leikattu sormenjälki mustien reikien röntgenvaloon. Erityiset suhteellisuustedellytykset väittävät, että liikkuvat kellot toimivat hitaasti, ja yleinen suhteellisuusteoria ennustaa, että kellot toimivat hitaasti suurten joukkojen läheisyydessä. Molemmat vaikutukset johtavat rautaatomien lähettämän valon siirtymiseen sähkömagneettisen spektrin pidempään aallonpituusosaan. Kuitenkin, jos havaitsemme asiaa kiertävän nk. "Lisääntymislevyllä" (kuva 1) sivulta, meitä kohti kilpailevien atomien valo näyttää siirtyvän lyhyemmille aallonpituuksille ja paljon kirkkaampaa kuin meistä poispäin suuntautuva. Nämä suhteellisuustehosteet ovat sitä voimakkaampia, mitä lähempänä asia pääsee mustaan reikään. Kaarevan avaruusajan takia ne ovat voimakkaimpia nopeasti pyörivissä mustissa rei'issä. Viime vuosina relativististen rautaviivojen mittaukset ovat olleet mahdollisia muutamissa läheisissä galakseissa - ensimmäistä kertaa vuonna 1995 japanilaisen ASCA-satelliitin avulla.
Nyt tutkijat Max Planck -instituutin ulkopuolisesta maapallon ulkopuolisesta fysiikasta Gther Ninger Hasingerin kanssa yhdessä Xavier Barcons -ryhmän kanssa Espanjan instituutissa de Cantabriassa Santanderissa ja Andy Fabianin astronomian instituutissa Cambridgessa, Iso-Britannia ovat paljastaneet rautaatomien relativistisesti tahratun sormenjäljen keskimäärin röntgensäteilyvalossa, joka on noin 100 etäisyyttä röntgensäteen taustan mustista reikistä (kuva 2). Astrofysiikot käyttivät Euroopan avaruusjärjestön ESAn röntgenvalvontakeskuksen XMM-Newton. He osoittivat instrumentin Big Dipper -konstellaation kentälle yli 500 tunnin ajan ja löysivät useita satoja heikkoja röntgenlähteitä.
Universumin laajentumisen takia galaksit siirtyvät meistä nopeudella, joka kasvaa etäisyyden kanssa, ja siten niiden spektriviivat näkyvät eri aallonpituuksilla; tähtitieteilijöiden oli ensin korjattava kaikkien esineiden röntgenvalo Linnunradan lepokehykseen. Tarvittavat etäisyysmittaukset yli 100 esineelle saatiin amerikkalaisella Keck-Telescopellä. Saatuaan valon kaikista esineistä, tutkijat olivat erittäin yllättyneitä odottamattomasti suuresta signaalista ja rautaviivan karakteristisesti laajentuneesta muodosta.
Signaalin voimakkuudesta he päättivät rauta-atomien osuuden aktivoidussa aineessa. Yllättäen raudan kemiallinen määrä näiden suhteellisen nuorten mustien reikien "ravinnossa" on noin kolme kertaa suurempi kuin aurinkokunnassamme, joka oli luotu huomattavasti myöhemmin. Varhaisen maailmankaikkeuden galaksien keskuksissa on siksi pitänyt olla erityisen tehokas menetelmä raudan tuottamiseksi, mahdollisesti siksi, että väkivaltainen tähtiä muodostava aktiivisuus ”kumoaa” kemialliset elementit melko nopeasti aktiivisissa galakseissa. Linjan leveys osoitti, että rauta-atomien on säteilyttävä melko lähellä mustaa reikää, yhdenmukaisesti nopeasti pyörivien mustien reikien kanssa. Tämän johtopäätöksen havaitsevat epäsuorasti myös muut ryhmät, jotka vertasivat röntgentausta energiaa lähistöllä sijaitsevissa galakseissa olevien "lepotilassa olevien" mustien reikien kokonaismassaan.
Alkuperäinen lähde: Max Planck Society -lehdistötiedote
Haluatko päivittää tietokoneesi työpöydän taustan? Tässä on joitain mustan taustan kuvia.
