Kvasaarit ovat eräitä maailmankaikkeuden kirkkaimmista esineistä, ja tähtitieteilijät uskovat niiden johtuvan ympäristön säteilyn vuotamisesta aktiivisesti syövän supermassiivisen mustan aukon ympärille. Tähtitieteilijät käyttivät suhteellisen lähellä olevan galaksin painovoimaa gravitaatiolinssinä tarkentaaksesi valoa kaukaisemmalta kvasaarilta, jolloin saatiin tämä vaikuttava näkymä.
Ensimmäistä kertaa käyttämällä uutta tekniikkaa, tähtitieteilijät ovat katsoneet kvasaarin sisälle ja mitanneet ns. Lisääntymislevyn mustan aukon ympärillä. Tutkimus antaa lisävahvistuksen siihen, mitä tutkijat ovat pitkään epäilleet - että kvaasarien supermassiiviset mustat aukot ympäröivät heille kierrettyjä materiaalin superkuumennettuja levyjä.
Penn State Universityn ja Ohion osavaltion yliopiston tutkijoiden hankkeen tulokset ja havainnot NASAn Chandra X-ray Observatoryn kanssa esitetään tänään (5. lokakuuta 2006) American Astronomical Society (AAS) High Energy Astrophysics -kokouksen kokouksessa. Division San Franciscossa.
Tutkimusryhmään, jota johtaa Christopher Kochanek Ohion osavaltiossa, kuuluvat Xinyu Dai ja Nicholas Morgan Ohion osavaltiossa sekä George Chartas ja Gordon Garmire Pennin osavaltiossa. Ryhmä tutki kahden kvasaarin sisärakenteita, joiden valo tuli näkyviin vasta, kun galaksi sattui rinnastuvan heidän ja maan välille, suurentaen heidän valoaan kuin linssi. Tähtitieteilijät vertasivat tätä vaikutusta, joka tunnetaan nimellä “painovoimalasilinssi” tai “mikrolenointi”, pystyäkseen katsomaan kvasareja mikroskoopin alla.
”Monissa malleissa yritetään kuvailla kvaasarin sisällä tapahtuvaa tilannetta, ja ennenkaan yhtäkään niistä ei voitu sulkea pois. Nyt jotkut heistä voivat ”, kertoi Ohion osavaltion tutkijatohtori Xinyu Dai, joka sai äskettäin tohtorintutkinnon Pennin osavaltiossa. "Voimme alkaa tehdä tarkempia kvaasarimalleja ja saada täydellisemmän kuvan mustista reikistä."
Garnire, Penn State, on XASA-kameran päätutkija NASA: n Chandran observatoriossa, Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS), jota tähtitieteilijät käyttivät tarkkailemaan kahden kvaasarin painovoimalinssiä. Tämän röntgenkameran suunnitteli ja kehitti NASA: lle Penn State ja Massachusetts Institute of Technology johdolla Garmire, joka on Penn Staten tähtitieteen ja astrofysiikan professori Evan Pugh. Lähes jokainen tärkeä Chandran löytö on perustunut havaintoihin ACIS-kameralla.
Maapallosta katsottuna kvaasarit tai lähes tähtiä olevat esineet näyttävät tähdiltä. Ne ovat erittäin kirkkaita, minkä vuoksi voimme nähdä ne, vaikka ne ovatkin kaikkein kauimpana olevien esineiden joukossa maailmankaikkeudessa. Tähtitieteilijät hämmentyivät kvasareista vuosikymmenien ajan ennen kuin he päättivät, että ne sisältävät todennäköisesti supermassiiviset mustat aukot, jotka muodostivat miljardeja vuosia sitten. Materiaali, joka putoaa mustaan reikään, hehkuu kirkkaasti ja kvaasarien tapauksessa se loistaa monenlaisilla energialähteillä, mukaan lukien näkyvä valo, radioaallot ja röntgenkuvat.
"Röntgensäteet mustien reikien koettimien päästöalueilta lähempänä mustaa reikää kuin optisella kaistalla", selittää Pennisen osavaltion vanhempi tutkija Chartas, joka analysoi useiden tämän mikrolennotutkimuksen kohteet. ”Vertaamalla mikroskooppisen tapahtuman röntgenvalokäyrää useiden optisten kaistojen tapahtumiin päättelimme päästöalueiden suhteelliset koot. Tämän vertailun ansiosta voimme rajoittaa mustan aukon lisäyslevyn rakennetta eri aallonpituuksilla. "
Kvasaarit ovat niin kaukana, että jopa edistyneimmissä teleskoopeissa ne näyttävät yleensä pieneltä valonpisteeltä. Mutta Einstein ennusti, että avaruudessa olevat massiiviset esineet voivat joskus toimia kuin linssit, taivuttamalla ja suurentamalla valoa niiden takana olevista esineistä, kuten havaitsija näkee. Vaikutus on nimeltään gravitaatio linssi, ja se antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden tutkia joitain esineitä muuten saavuttamattomissa yksityiskohdissa. "Meille onneksi tähdet ja galaksit toimivat joskus erittäin korkearesoluutioisina kaukoputkina", Kochanek sanoi. "Nyt emme katso vain kvartaaria, koetamme kvaasarin sisäpuolen ja pääsemme alas mihin musta aukko on."
Tutkijat pystyivät mittaamaan ns. Lisääntymislevyn koon kunkin kvaasin sisällä olevan mustan aukon ympärillä. Kummassakin levyssä oli ympäröity pienempi alue, joka säteili röntgenkuvat, ikään kuin levymateriaalia kuumennettaisiin, kun se putosi keskelle olevaan mustaan reikään. Sitä he odottivat näkevän ottaen huomioon nykyiset käsitykset kvasaareista. Mutta sisäkuva auttaa heitä alkamaan tarkentaa näitä käsitteitä, Dai sanoi.
Projektin avain oli NASA: n Chandra-röntgen observatorio, joka antoi tähtitieteilijöille mahdollisuuden mitata tarkasti kunkin kvaasarin röntgensäteitä säteilevän alueen kirkkaus. He yhdistivät mittaukset optisten kaukoputkien mittauksiin, jotka kuuluvat pienen ja kohtalaisen aukon tutkimuksen teleskooppijärjestelmän yhteenliittymään ja optiseen gravitaatiokamerointikokeeseen. Astronomit tutkivat kvasaareista tulevan röntgenkuvien ja näkyvän valon variaatioita ja vertasivat näitä mittauksia kunkin keräyslevyn koon laskemiseksi. He käyttivät tietokoneohjelmaa, jonka Kochanek oli luonut erityisesti sellaisia laskelmia varten, ja käyttivät sitä 48-suorittimen tietokone klusterissa. Kunkin kvaasarin laskelmat kestivät noin viikon.
Heidän tutkimansa kahden kvaasarin nimi on RXJ1131-1231 ja Q2237 + 0305, eikä niissä ole mitään erityistä, Kochanek sanoi, paitsi että he molemmat olivat painovoimaisesti linssejä. Hän ja hänen ryhmänsä opiskelevat tällä hetkellä 20 tällaista linssikvaasia, ja he haluaisivat lopulta kerätä röntgenkuvat kaikista.
Tämä projekti on osa jatkuvaa yhteistyötä Ohio State ja Penn State välillä. Tutkimusta rahoittaa NASA. Tietokoneklusterin tuotti Cluster Ohio, Ohion supertietokonekeskuksen (OSC), Ohion hallintoneuvoston ja OSC: n valtakunnallisen käyttäjäryhmän aloitteesta. NASA: n Marshall-avaruuslentokeskus Huntsvillessä, Alabamassa, hallinnoi viraston tiedeoperaation johtajan Chandra-ohjelmaa. Smithsonian Astrophysical Observatory Cambridgessa, Massachusettsissa, ohjaa tiede- ja lentotoimintaa Chandran röntgenkeskuksesta Cambridgessa, Massachusettsissa.
Alkuperäinen lähde: PSU-lehdistötiedote
