Viime vuonna tähtitieteilijät löysivät kaukaisessa galaksissa rauhallisen mustan aukon, joka puhkesi murskaamisen ja kuluttavan tähden kuluttamisen jälkeen. Nyt tutkijat ovat tunnistaneet erottuvan röntgensignaalin, jota havaitaan puhkeamisen jälkeisinä päivinä ja joka aiheutuu aineesta, joka on pudonnut mustalle aukolle.
Tämä ilmaisinsignaali, jota kutsutaan kvaasijaksiseksi värähtelyksi tai QPO: ksi, on ominaispiirre aknelevyille, jotka ympäröivät usein maailmankaikkeuden kompaktiimpia esineitä - valkoisia kääpiötähteitä, neutronitähtiä ja mustia reikiä. QPO: ita on nähty monissa tähtimassan mustissa reikissä, ja niistä on houkuttelevaa näyttöä muutamassa mustassa reikässä, joiden keskipainoiset massat voivat olla välillä 100–100 000 kertaa auringonpaiste.
Kunnes uutta löytöä, QPO: ita oli havaittu vain yhden supermassiivisen mustan aukon ympärillä - tyyppi, joka sisälsi miljoonia aurinkomassoja ja sijaitsee galaksien keskuksissa. Tuo kohde on Seyfert-tyyppinen galaksi REJ 1034 + 396, joka on 576 miljoonan valovuoden etäisyydellä suhteellisen lähellä.
”Tämä löytö ulottaa pääsemme mustien reikien sisimmään reunaan, joka sijaitsee miljardien valovuosien päässä, mikä on todella hämmästyttävää. Tämä antaa meille mahdollisuuden tutkia mustien reikien luonnetta ja testata Einsteinin suhteellisuussuhde ajallaan, jolloin maailmankaikkeus oli hyvin erilainen kuin nykyään ”, kertoi Minskinin yliopiston Ann Arborin Einsteinin tutkijatohtori Rubens Reis. Reis johti ryhmää, joka paljasti QPO-signaalin käyttämällä kiertävien Suzaku- ja XMM-Newton -röntgen-teleskooppien tietoja, havainto, joka kuvataan tänään Science Expressissä julkaistussa lehdessä.
NASA: n Swift-satelliitti löysi 28. maaliskuuta 2011 Swift J1644 + 57 -nimisen röntgenlähteen, sen tähtitieteellisten koordinaattien jälkeen Dracon tähdistössä. Alun perin sen ajateltiin olevan yleisempi purkausmuoto, jota kutsuttiin gammasätepurskeeksi, mutta sen asteittainen häipyminen vastasi mitään aiemmin nähtyä. Tähtitieteilijät lähtivät piakkoin ajatukseen, että heidän näkemänsä seurauksena oli todella epätavallinen tapahtuma - kaukaisen galaksin seisovan mustan aukon herättäminen, kun se silppui ja hiukkasti ohitsevan tähden. Galaksi on niin kaukana, että valon tapahtuman piti matkustaa 3,9 miljardia vuotta ennen kuin se saavutti maan.
Videotiedot: 28. maaliskuuta 2011 NASAn Swift havaitsi voimakkaat röntgensäteilyä aiheuttavat leimahdukset, joiden ajateltiin johtuvan mustasta aukosta, jolla oli tähti. Yhdessä tässä havainnollistetussa mallissa epäkeskeisellä kiertoradalla oleva auringonmuotoinen tähti romahtaa liian lähellä galaksin keskimmäistä mustaa reikää. Noin puolet tähden massasta syöttää lisääntymislevyä mustan aukon ympärille, mikä puolestaan virittää hiukkassuihkun, joka säteilee maata kohti. Luotto: NASA: n Goddard-avaruuslentokeskus / Conceptual Image Lab
Tähti koitti voimakkaita vuorovesiä, kun se saavutti lähimmän pisteensä mustaan reikään ja revittiin nopeasti. Osa kaasusta putosi kohti mustaa reikää ja muodosti levyn sen ympärille. Tämän levyn sisin osa kuumennettiin nopeasti miljoonien asteiden lämpötiloihin, riittävän kuumia säteilemään röntgensäteitä. Samanaikaisesti prosessien läpi, joita ei vieläkään täysin ymmärretä, vastakkaisesti suunnatut suuttimet, jotka ovat kohtisuorassa levyyn, joka on muodostettu lähellä mustaa reikää. Nämä suihkukoneet räjäyttivät aineen ulospäin nopeuksilla, jotka ovat yli 90 prosenttia valon nopeudesta mustan aukon kehruuakselia pitkin. Yksi näistä suihkukoneista sattui juuri osoittamaan suoraan maahan.
Yhdeksän päivän ajan puhkeamisen jälkeen Reis, Strohmayer ja heidän kollegansa havaitsivat Swift J1644 + 57 -sovellusta Suzakua käyttäen, röntgen-satelliittina, jota Japanin ilmailu- ja avaruustutkimusvirasto ylläpitää NASA: n osallistumisella. Noin kymmenen päivää myöhemmin he aloittivat pidemmän seurantakampanjan Euroopan avaruusjärjestön XMM-Newton-observatorion avulla.
”Koska suihkun aine liikkui niin nopeasti ja oli kulmassa melkein näkölinjaamme, relatiivisuuden vaikutukset tehostivat sen röntgensignaalia riittävästi, jotta voimme kiinni QPO: sta, jota muuten olisi vaikea havaita niin suuresta etäisyydestä ", Sanoi astrofysiologi ja tutkimuksen kirjoittaja Tod Strohmayer NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksessa Greenbeltissä, Md.
Kuuman kaasun ollessa sisimmässä levyn spiraalissa kohti mustaa reikää, se saavuttaa pisteen, johon tähtitieteilijät viittaavat sisimmäksi vakaaksi pyöreäksi kiertoradaksi (ISCO). Mikä tahansa lähemmäksi mustaa reikää ja kaasu sulaa nopeasti tapahtumahorisonttiin, kohtaan, josta ei ole paluuta. Sisäänpäin kiertyvällä kaasulla on taipumus kasaantua ISCO: n ympärille, missä se kuumenee valtavasti ja säteilee röntgensäteiden tulvan. Näiden röntgensäteiden kirkkaus vaihtelee kuviossa, joka toistuu melkein säännöllisin väliajoin, mikä luo QPO-signaalin.
Tiedot osoittavat, että Swift J1644 + 57: n QPO pyöräili 3,5 minuutin välein, jolloin lähteen alue on välillä 4–9,3 miljoonaa km mustan aukon keskustasta, tarkan etäisyyden riippuen mustan aukon nopeudesta pyörii. Tämän näkökulmasta katsottuna suurin etäisyys on vain noin 6 kertaa aurinkomme halkaisija. Etäisyys QPO-alueelta tapahtumahorisonttiin riippuu myös pyörimisnopeudesta, mutta mustan aukon pyörimiselle maksiminopeusteorian avulla horisontti on vain ISCO: n sisällä.
"QPO: t lähettävät meille tietoa mustan aukon reunasta, missä relatiivisuuden suhteen vaikutukset muuttuvat äärimmäisiksi", Reis sanoi. "Kyky saada käsitys näistä prosesseista niin suurella etäisyydellä on todella kaunis tulos ja pitää lupaavana."
Lyijykuvateksti: Tämä kuva korostaa Swift J1644 + 57: n pääpiirteitä ja tiivistää mitä tähtitieteilijät ovat havainneet siitä. Luotto: NASA: n Goddard-avaruuslentokeskus
