Celá obloha je plná rozptýlené, vysoce energetické záře: kosmické rentgenové pozadí. V posledních letech mohli astronomové ukázat, že toto záření může být téměř zcela spojeno s jednotlivými objekty. Podobně Galileo Galilei na začátku 17. století rozdělil světlo Mléčné dráhy na jednotlivé hvězdy. Rentgenové pozadí pochází ze stovek milionů supermasivních černých děr, které se živí hmotou ve středech vzdálených galaxií. Protože černé díry narůstají, pozorujeme je v rentgenovém pozadí během jejich růstové fáze. V dnešním vesmíru se v centrech prakticky všech blízkých galaxií nacházejí obrovské černé díry.
Když hmota spěchá do propasti Černé díry, zrychlí se kolem kosmického maelstromu téměř rychlostí světla a zahřeje se tak silně, že vydává svůj „poslední výkřik“ ve formě vysokoenergetického záření, před tím navždy zmizí. Proto jsou domněle neviditelné černé díry mezi nejzářivějšími objekty ve vesmíru, pokud jsou dobře krmeny v centrech tzv. Aktivních galaxií. Chemické prvky kalu ve hmotě emitují rentgenové paprsky charakteristické vlnové délky, a proto je lze identifikovat pomocí jejich spektrálního otisku prstu. Atomy železa železa jsou zvláště užitečným diagnostickým nástrojem, protože tento kov je ve vesmíru nejhojnější a při vysokých teplotách vyzařuje nejsilněji.
Podobným způsobem jako radarové pasti, s nimiž policie identifikuje rychlostní automobily, lze relativistické rychlosti atomů železa kroužících po černé díře měřit změnou vlnové délky jejich světla. Díky kombinaci účinků předvídaných Einsteinovou speciální a obecnou teorií relativity se však v rentgenovém světle černých děr očekává charakteristicky rozšířený asymetrický profil čáry, tj. Rozmazaný otisk prstu. Speciální relativita předpokládá, že pohybující se hodiny běží pomalu a obecná relativita předpovídá, že hodiny běží pomalu v blízkosti velkých hmot. Oba efekty vedou k posunu světla vyzařovaného atomy železa do delší vlnové délky elektromagnetického spektra. Pokud však pozorujeme boční kroužení v takzvaném „akrečním disku“ (obr. 1) ze strany, zdá se, že světlo z atomů, které se k nám blíží, je posunuto na kratší vlnové délky a mnohem jasnější, než světlo, které se od nás vzdaluje. Tyto účinky relativity jsou silnější, čím blíže se hmota dostane k černé díře. Kvůli zakřivenému prostoru jsou nejsilnější v rychle se otáčejících černých děrách. V minulých letech byla možná měření relativistických železných linií v několika blízkých galaxiích - poprvé v roce 1995 pomocí japonské družice ASCA.
Nyní vědci kolem G therthera Hasingera z Max-Planckova institutu pro mimozemskou fyziku, společně se skupinou Xavier Barconsů na španělském institutu Ficata de Cantabria v Santander a Andy Fabianem na Astronomickém institutu v Cambridge ve Velké Británii odhalili relativisticky rozmazaný otisk atomů železa v průměrném rentgenovém světle asi 100 vzdálených černých děr na rentgenovém pozadí (obr. 2). Astrofyzici využili rentgenovou observatoř XMM-Newton Evropské kosmické agentury ESA. Zaměřili nástroj na pole v souhvězdí Velkého vozu na více než 500 hodin a objevili několik stovek slabých rentgenových zdrojů.
Kvůli expanzi vesmíru se galaxie od nás vzdálí rychlostí, která se zvyšuje s jejich vzdáleností, a tak se jejich spektrální linie objevují na různých vlnových délkách; astronomové museli nejprve upravit rentgenové světlo všech objektů do zbytku Mléčné dráhy. Potřebná měření vzdálenosti pro více než 100 objektů byla získána pomocí amerického Keck-Telescope. Po společném přidání světla ze všech objektů byli vědci velmi překvapeni neočekávaně velkým signálem a charakteristicky rozšířeným tvarem železné linie.
Ze síly signálu odvodili zlomek atomů železa v nahromaděné hmotě. Je překvapivé, že chemické množství železa ve „výživě“ těchto relativně mladých černých děr je asi třikrát vyšší než v naší Sluneční soustavě, která byla vytvořena výrazně později. Centra galaxií v časném vesmíru proto musela mít zvláště účinnou metodu výroby železa, pravděpodobně proto, že násilná aktivita formování hvězd „chemicky aktivizuje“ v aktivních galaxiích poměrně rychle. Šířka čáry naznačovala, že atomy železa musí vyzařovat poměrně blízko k černé díře, což odpovídá rychle se otáčejícím černým otvorům. Tento závěr také nepřímo nalézají jiné skupiny, které porovnávaly energii v rentgenovém pozadí s celkovou hmotou „spících“ černých děr v blízkých galaxiích.
Původní zdroj: Max Planck Society News Release
Chcete aktualizovat pozadí plochy počítače? Zde je několik obrázků na černém pozadí.
