Kontrola rychlosti odstřeďování na superhmotné černé díře je skvělý způsob, jak mohou astronomové testovat Einsteinovu teorii v extrémních podmínkách - a podrobně se podívat na to, jak intenzivní gravitace narušuje strukturu časoprostoru. Nyní si představte monstrum ... které má hmotnost asi 2 miliony krát větší než naše Slunce, měří průměr 2 miliony mil a otáčí se tak rychle, že téměř láme rychlost světla.
Fantazie? Těžko. Je to superhmotná černá díra umístěná ve středu spirálové galaxie NGC 1365 - a chystá se nás naučit mnohem více o tom, jak černé díry a galaxie dozrávají.
Proč jsou vědci tak jistí, že konečně provedli definitivní výpočty takové neuvěřitelné rychlosti točení ve vzdálené galaxii? Díky údajům pořízeným jaderným spektroskopickým dalekohledem (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) nebo NuSTAR a rentgenovým satelitům Evropské kosmické agentury XMM-Newton, se tým vědců podíval do srdce NGC 1365 rentgenovými očima - vzal na vědomí polohu horizontu události - okraj rotující díry, kde se okolní prostor začíná táhnout do ústí šelmy.
"Můžeme vystopovat látku, jak se víří do černé díry pomocí rentgenových paprsků emitovaných z oblastí velmi blízkých černé díře," řekla spoluautor nové studie, hlavní vyšetřovatel NuSTAR Fiona Harrison z Kalifornského technologického institutu v Pasadeně. "Záření, které vidíme, je zdeformováno a zkresleno pohyby částic a neuvěřitelně silnou gravitací černé díry."
Studie se však nezastavily, postoupily k vnitřnímu okraji, aby zahrnovaly umístění akrečního disku. Zde je „nejvzdálenější stabilní kruhová dráha“ - příslovečný bod bez návratu. Tato oblast přímo souvisí s rychlostí rotace černé díry. Protože je v této oblasti zkreslen časoprostor, může se některé z nich ještě před zatažením dostat ještě blíže k ISCO. Současná data jsou tak přitažlivá, aby viděla hlouběji do černé díry přes širší rozsah rentgenů, což umožňuje astronomové vidět za zahalenými oblaky prachu, které jen zmatily minulé údaje. Tato nová zjištění nám ukazují, že to není prach, který deformuje rentgenové paprsky - ale drcení gravitace.
"Je to poprvé, kdy někdo přesně změřil rotaci superhmotné černé díry," řekl hlavní autor Guido Risaliti z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA) a INAF - Arcetri Observatory.
"Kdybych mohl přidat jeden nástroj do XMM-Newton, byl by to dalekohled jako NuSTAR," řekl Norbert Schartel, projektový vědec XMM-Newton v Evropském středisku kosmické astronomie v Madridu. "Vysoce energetické rentgenové paprsky poskytly nezbytný chybějící kousek skládačky pro vyřešení tohoto problému."
Přestože centrální černá díra v NGC 1365 je nyní monstrem, nezačala jako jedna. Jako všechny věci, včetně samotné galaxie, se časem vyvíjel. Po miliony let získávala obvod, protože spotřebovávala hvězdy a plyn - možná se dokonce spojovala s jinými černými dírami podél cesty.
"Rotace černé díry je vzpomínkou, záznamem o minulé historii galaxie jako celku," vysvětlil Risaliti.
"Tato monstra, s hmotností miliónů až miliardkrát větší než Slunce, jsou tvořena jako malá semena v ranném vesmíru a rostou tím, že v hostitelských galaxiích polykají hvězdy a plyn a spojují se s dalšími obřími černými dírami, když se galaxie srazí, nebo obojí , “Uvedl hlavní autor studie, Guido Risaliti z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku v Cambridge, Massachusetts a Italský národní ústav pro astrofyziku.
Tato nová rotace na černých dírách nám ukázala, že monstrum se může vynořit z „uspořádané narůstání“ - a ne jednoduše náhodných více událostí. Tým bude pokračovat ve studiích, aby zjistil, jak se v průběhu času mění jiné faktory, než je rotace černé díry, a nadále pozoruje několik dalších superhmotných černých děr s NuSTAR a XMM-Newton.
"To je nesmírně důležité pro oblast vědy o černé díře," řekl Lou Kaluzienski, programový vědec NuSTAR v ústředí NASA ve Washingtonu, D.C. "Teleskopy NASA a ESA řešily tento problém společně. Ve spojení s nízkoenergetickými rentgenovými pozorováními prováděnými s XMM-Newton, bezprecedentní možnosti NuSTARu pro měření rentgenových paprsků s vyšší energií poskytly nezbytnou, chybějící dílku pro řešení tohoto problému. “
Původní zdroj příběhu: JPL / NASA News Release.
