Millainen musta aukon ympäristö on? Astronomit saavat paremman idean tarkkailemalla mustia reikiä ympäröivästä lisäyslevystä tulevaa valoa. Valo ei ole vakio - se leimahtaa, sputters ja kimaltelee - ja tämä välkkyminen tarjoaa uusia ja yllättäviä näkemyksiä valtavasta energian määrästä, joka tulee mustien reikien ympäriltä. Kartoittamalla kuinka hyvin näkyvän valon variaatiot vastaavat röntgensäteiden variaatioita hyvin lyhyillä aikaväleillä, tähtitieteilijät ovat osoittaneet, että magneettikentän on oltava tärkeä rooli siinä, miten mustat aukot nielevät ainetta.
"Valon nopea vilkkuminen mustasta aukosta havaitaan yleisimmin röntgensäteen aallonpituuksilla", sanoo Poshak Gandhi, joka johti tulosta ilmoittavaa kansainvälistä ryhmää. "Tämä uusi tutkimus on yksi harvoista tähän päivään mennessä, ja se tutkii myös näkyvän valon nopeita variaatioita ja mikä tärkeintä kuinka nämä vaihtelut liittyvät röntgenkuvien muutoksiin."
Havainnot seurasivat mustien reikien välkkymistä samanaikaisesti käyttämällä kahta erilaista instrumenttia, toinen maassa ja toinen avaruudessa. Röntgenkuvaus otettiin NASA: n Rossi X-ray Timing Explorer -satelliitilla. Näkyvä valo kerättiin nopealla kameralla ULTRACAM, joka on vieraileva instrumentti ESOn erittäin suuressa kaukoputkessa (VLT), ja se tallentaa jopa 20 kuvaa sekunnissa. ULTRACAMin ovat kehittäneet ryhmän jäsenet Vik Dhillon ja Tom Marsh. "Nämä ovat nopeimpia havaintoja mustasta aukosta, joka on koskaan saatu suurella optisella kaukoputkella", Dhillon sanoo.
Yllätyksekseen tähtitieteilijät havaitsivat, että näkyvän valon kirkkauden vaihtelut olivat jopa nopeampia kuin röntgenkuvissa. Lisäksi näkyvän valon ja röntgenvaihteluiden ei havaittu olevan samanaikaisia, vaan niiden oli noudatettava toistuvaa ja merkittävää mallia: juuri ennen röntgenkuvausta näkyvä valo himmenee ja sitten nousee kirkkaalle salamalle pienelle sekunnin murto-osa ennen kuin se laskee nopeasti uudelleen.
Katso elokuva vaihteluista.
Mikään tästä säteilystä ei ilmene suoraan mustasta reiästä, vaan sen läheisyydessä olevista sähköisesti varautuneiden aineiden voimakkaista energiavirroista. Mustan aukon ympäristöä muutetaan jatkuvasti kilpailevien voimien, kuten painovoiman, magneettisuuden ja räjähdyspaineen, avulla. Seurauksena on, että aineen kuumien virtausten lähettämä valo vaihtelee kirkkaudella hämärtyneellä ja sattumanvaraisella tavalla. "Mutta tässä uudessa tutkimuksessa löydetyllä rakenteella on vakaa rakenne, joka erottuu muuten kaoottisen vaihtelevuuden keskellä, ja niin, se voi antaa tärkeitä johtolankoja toiminnassa vallitsevista fyysisistä prosesseista", tiimin jäsen Andy Fabian sanoo.
Näkyvän valon säteilyn mustien reikien läheisyydestä ajateltiin laajasti toissijaisena vaikutuksena primaarisen röntgenpuhalteen valaisevan ympäröivää kaasua, joka myöhemmin loisti näkyvällä alueella. Mutta jos näin olisi, kaikki näkyvän valon variaatiot jäävät röntgenkuvauksen vaihteluväliin ja olisivat huomattavasti hitaampia huippunsa ja häipymään. "Nyt havaittu nopea näkyvän valon välkkyminen sulkee välittömästi pois tämän skenaarion molemmille tutkituille järjestelmille", Gandhi vakuuttaa. "Sen sijaan röntgen- ja näkyvän valon ulostulon variaatioilla on oltava jokin yhteinen alkuperä ja yksi hyvin lähellä itse mustaa reikää."
Vahvat magneettikentät edustavat parasta ehdokasta hallitsevalle fyysiselle prosessille. Ne toimivat säiliönä ja imevät lähelle mustaa reikää vapautunutta energiaa ja varastoivat sitä, kunnes se voi purkautua joko kuumana (monen miljoonan asteen) röntgensäteilyä lähettävänä plasmana tai ladattujen hiukkasvirroina, jotka kulkevat lähellä valon nopeus. Energian jakaminen näihin kahteen komponenttiin voi johtaa röntgen- ja näkyvän valon variaatioominaisuuksiin.
Papereita tästä tutkimuksesta: Täällä ja täällä
Lähde: ESO
