Цялото небе е изпълнено с дифузно, високоенергийно сияние: космическият рентгенов фон. През последните години астрономите можеха да покажат, че това излъчване може почти напълно да се свърже с отделни обекти. По същия начин Галилео Галилей в началото на 17 век разрешава светлината на Млечния път в отделни звезди. Рентгеновият фон произхожда от стотици милиони свръхмасивни Черни дупки, които се хранят от материя в центровете на далечни галактически системи. Тъй като Черните дупки натрупват маса, ние ги наблюдаваме в рентгеновия фон по време на фазата на растежа им. В днешната Вселена в центъра на практически всички близки галактики се намират масивни Черни дупки.
Когато материята се втурна по бездната на Черна дупка, тя се ускорява около космическия вирус почти със скоростта на светлината и се нагрява толкова силно, че преди това излъчва своя „последен вик за помощ“ под формата на високоенергийно излъчване. изчезва завинаги. Следователно предполагаемо невидимите Черни дупки са сред най-светещите обекти във Вселената, ако се хранят добре в центровете на така наречените активни галактики. Химичните кал елементи в материята излъчват рентгенови лъчи с характерна дължина на вълната и поради това могат да бъдат идентифицирани чрез техния спектрален отпечатък. Атомите на елемента желязо са особено полезен диагностичен инструмент, тъй като този метал е най-изобилен в Космоса и излъчва най-интензивно при високи температури.
По начин, подобен на радиолокационните капани, с които полицията идентифицира автомобили за превишена скорост, релативистките скорости на железни атоми, обикалящи Черната дупка, могат да бъдат измерени чрез изместване на дължината на вълната на светлината им. Чрез комбинация от ефектите, предсказани от специалната и общата теория на относителността на Айнщайн, обаче се очаква характерно разширен асиметричен линеен профил, т.е. размазан пръстов отпечатък в рентгеновата светлина на Черните дупки. Специални относителни постулати, че движещите се часовници работят бавно, а общата относителност предсказва, че часовниците работят бавно в близост до големи маси. И двата ефекта водят до изместване на светлината, излъчвана от железни атоми, в частта с по-дълга вълна на електромагнитния спектър. Ако обаче наблюдаваме как материята обикаля в така наречения „акредиращ диск“ (фиг. 1) отстрани, светлината от атомите, движещи се към нас, изглежда се измества към по-къси дължини на вълната и много по-ярка от тази, отдалечена от нас. Тези ефекти на относителността са по-силни, колкото по-близо материята достига до черната дупка. Поради извитото пространствено време те са най-силни в бързо въртящи се черни дупки. През последните години бяха възможни измервания на релативистични железни линии в няколко близки галактики - за първи път през 1995 г. с японския спътник ASCA.
Сега изследователите около G? Nther Hasinger от Института Макс-Планк за извънземна физика, съвместно с групата на Xavier Barcons от испанския Instituto de F? Sica de Cantabria в Сантандер и Andy Fabian в Института по астрономия в Кеймбридж, Великобритания са разкрили релативистично намазания отпечатък от железни атоми в средната рентгенова светлина на около 100 далечни черни дупки на рентгеновия фон (фиг. 2). Астрофизиците използваха рентгеновата обсерватория XMM-Newton на Европейската космическа агенция ESA. Те насочиха инструмента към поле в съзвездието Голяма дипка за повече от 500 часа и откриха няколкостотин слаби рентгенови източници.
Поради разширяването на Вселената галактиките се отдалечават от нас със скорост, увеличаваща се с тяхното разстояние и по този начин техните спектрални линии се появяват с различна дължина на вълната; астрономите първо трябваше да коригират рентгеновата светлина на всички предмети в останалата рамка на Млечния път. Необходимите измервания на разстояния за повече от 100 обекта бяха получени с американския телескоп Keck-Teck. След като бяха добавили съвместно светлината от всички обекти, изследователите бяха много изненадани от неочаквано големия сигнал и характерно разширената форма на желязната линия.
От силата на сигнала извеждат фракцията на железните атоми в натрупаната материя. Изненадващо е, че химичното изобилие на желязо в „храненето“ на тези сравнително млади Черни дупки е около три пъти по-голямо, отколкото в нашата Слънчева система, което е създадено значително по-късно. Следователно центровете на галактиките в ранната Вселена трябва да са имали особено ефективен метод за производство на желязо, вероятно защото насилствената звезда образува активност „размножава” химическите елементи доста бързо в активни галактики. Ширината на линията показваше, че железните атоми трябва да излъчват доста близо до черната дупка, в съответствие с бързо въртящите се Черни дупки. Този извод се открива косвено и от други групи, които сравняват енергията в рентгеновия фон с общата маса на „спящи” Черни дупки в близките галактики.
Оригинален източник: Макс Планк общество
Искате да актуализирате фона на работния плот на компютъра си? Ето няколко черни фонови снимки.
