Spin-nopeuden tarkistaminen supermassiivisella mustalla aukolla on hieno tapa tähtitieteilijöille testata Einsteinin teoria äärimmäisissä olosuhteissa - ja tarkastella tarkkaan kuinka voimakas painovoima vääristää avaruus-ajan kangasta. Kuvittele nyt hirviö… sellainen, jonka massa on noin 2 miljoonaa kertaa aurinkoomme massa, mittaa halkaisijaltaan 2 miljoonaa mailia ja pyörii niin nopeasti, että se melkein rikkoo valon nopeutta.
Fantasia? Ei tuskin. Se on supermassiivinen musta reikä, joka sijaitsee spiraaligalaksian NGC 1365 keskipisteessä - ja se on opettamassa meille paljon enemmän siitä, kuinka mustat aukot ja galaksit kypsyvät.
Mikä tekee tutkijoista niin varmoja, että he ovat vihdoin ottaneet lopulliset laskelmat niin uskomatonta spin-nopeudesta kaukaisessa galaksissa? Ydinspektroskooppisen teleskooppijärjestelmän tai NuSTAR: n ja Euroopan avaruusjärjestön XMM-Newton-röntgen-satelliittien ottamien tietojen ansiosta tutkijaryhmä on tunkeutunut NGC 1365: n sydämeen röntgensäteellä - huomioiden sijainti tapahtumahorisontin kohdalla - kehruusaukon reuna, jota ympäröivä tila alkaa vetää pedon suuhun.
"Voimme jäljittää aineen, kun se pyörii mustaan reikään käyttämällä mustan aukon lähellä olevilta alueilta säteileviä röntgenkuvat", kertoi uuden tutkimuksen avustaja, NuSTAR-tutkimuksen päätutkija Fiona Harrison Kalifornian Pasadena-tekniikan instituutista. "Näkemämme säteily vääristyy ja vääristyy hiukkasten liikkeillä ja mustan aukon uskomattoman voimakkaalla painovoimalla."
Tutkimukset eivät kuitenkaan loppuneet tähän, ne eteni sisäreunaan kattaakseen lisääntymislevyn sijainnin. Tässä on ”sisin vakaa pyöreä kiertorata” - sananlaskun piste, josta ei ole paluuta. Tämä alue liittyy suoraan mustan aukon spin-nopeuteen. Koska avaruus-aika on vääristynyt tällä alueella, osa siitä voi päästä vielä lähemmäksi ISCO: ta ennen sisään vetämistä. Mikä tekee nykyisistä tiedoista niin pakottavia on nähdä syvemmälle mustaan reikään laajemman röntgenkuvien avulla, mahdollistaen tähtitieteilijät näkevät peittävien pölypilvien ulkopuolella, mikä vain sekoitti aiemmat lukemat. Nämä uudet havainnot osoittavat, että röntgenkuvat eivät vääristä pölyä, vaan murskausvoimaa.
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun joku on mitannut tarkasti supermassiivisen mustan reiän spinin", sanoi pääkirjailija Guido Risaliti Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta (CfA) ja INAF - Arcetri Observatory -yksiköstä.
"Jos olisin voinut lisätä yhden instrumentin XMM-Newtoniin, se olisi ollut NuSTARin kaltainen kaukoputki", sanoi Norbert Schartel, XMM-Newton -projektitutkija Madridin Euroopan avaruusastronomian keskuksessa. "Suuren energian röntgenkuvat toimittivat välttämättömän puuttuvan palapelin tämän ongelman ratkaisemiseksi."
Vaikka NGC 1365: n keskeinen musta aukko on nyt hirviö, se ei alkanut yhtenä. Kuten kaikki asiat, mukaan lukien itse galaksi, se kehittyi ajan myötä. Miljoonien vuosien aikana se kasvoi ympärysmittaan kuluttamalla tähtiä ja kaasua - mahdollisesti jopa sulautuessa muiden mustien reikien varrella.
"Mustan aukon spin on muisti, tietue galaksin kokonaisuudesta", selitti Risaliti.
”Nämä hirviöt, joiden massa on miljoonia - miljardeja kertoja aurinkoa, muodostuu pieninä siemeninä varhaisessa maailmankaikkeudessa ja kasvavat nielemällä tähtiä ja kaasua isäntägalakseissaan, sulautuen muihin jättiläisiin mustisiin reikiin galaksien törmääessä tai molempiin ", Sanoi tutkimuksen johtava kirjailija, Guido Risaliti Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta Cambridgessa, Massachusetts ja Italian kansallisen astrofysiikan instituutin kanssa.
Tämä uusi mustien reikien spin on osoittanut meille, että hirviö voi nousta "määrätystä lisäyksestä" - eikä vain satunnaisesti useista tapahtumista. Ryhmä jatkaa tutkimuksiaan selvittääkseen, kuinka muut tekijät kuin mustien reikien kehruu muuttuvat ajan myötä, ja jatkaa useiden muiden supermassiivisten mustien reikien tarkkailua NuSTAR: n ja XMM-Newtonin avulla.
"Tämä on erittäin tärkeä pimeiden aukkojen tieteen alalle", kertoi NASA: n Washingtonin pääkonttorin NuSTAR-ohjelmistotutkija Lou Kaluzienski. "NASA ja ESA-kaukoputket käsittelivät tätä ongelmaa yhdessä. Yhdessä XMM-Newtonilla suoritetuilla pienemmän energian röntgenhavainnoilla NuSTARin ennennäkemättömät ominaisuudet korkeamman energian röntgensäteiden mittaamiseen tarjosivat välttämättömän puuttuvan palapelin tämän ongelman selvittämiseksi. "
Alkuperäinen tarinan lähde: JPL / NASA -julkaisu.
