Проверката на скоростта на въртене върху свръхмасивна черна дупка е чудесен начин за астрономите да изпробват теорията на Айнщайн при екстремни условия - и да разгледат внимателно как интензивната гравитация изкривява тъканта на пространството-времето. А сега си представете чудовище ... такова, което има маса около 2 милиона пъти повече от нашето Слънце, измерва диаметър 2 милиона мили и се върти толкова бързо, че почти чупи скоростта на светлината.
А фантазия? Не е трудно. Това е супермасивна черна дупка, разположена в центъра на спиралната галактика NGC 1365 - и е на път да ни научи много повече за това как черните дупки и галактиките зреят.
Какво прави изследователите толкова уверени, че най-накрая са направили окончателни изчисления на такава невероятна скорост на въртене в далечна галактика? Благодарение на данните, взети от ядрения спектроскопски телескоп масив или NuSTAR и рентгеновите спътници XMM-Нютон на Европейската космическа агенция, екипът от учени надникна в сърцето на NGC 1365 с рентгенови очи - отбелязвайки местоположението на хоризонта на събитията - ръбът на въртящата се дупка, където заобикалящото пространство започва да се влачи в устата на звяра.
„Можем да проследим материята, докато тя се завърти в черна дупка, използвайки рентгенови лъчи, излъчвани от региони, много близки до черната дупка“, каза съавторът на ново проучване, главен изследовател на NuSTAR Фиона Харисън от Калифорнийския технологичен институт в Пасадена. „Излъчването, което виждаме, е изкривено и изкривено от движенията на частиците и невероятно силната гравитация на черната дупка.“
Проучванията обаче не са спрели дотук, те преминаха към вътрешния ръб, за да обхванат местоположението на диска за натрупване. Ето „вътрешната стабилна кръгова орбита“ - пословичната точка на връщане. Този регион е пряко свързан със скоростта на въртене на черната дупка. Тъй като пространството и времето са изкривени в тази област, част от него може да се доближи още повече до ISCO, преди да бъде изтеглен. Това, което прави настоящите данни толкова убедителни, е да се види по-дълбоко в черната дупка чрез по-широк спектър от рентгенови лъчи, което позволява астрономите да видят отвъд забулените облаци прах, които само объркват минали показания. Тези нови открития ни показват, че не прахът изкривява рентгеновите лъчи, а смазващата гравитация.
„Това е първият път, когато някой е преценил точно въртенето на свръхмасивна черна дупка“, казва водещият автор Гуидо Рисалити от Харвардско-Смитсонския център за астрофизика (CfA) и INAF - Арсетри обсерватория.
„Ако можех да добавя един инструмент към XMM-Newton, това щеше да е телескоп като NuSTAR“, казва Норберт Шартел, учен по проекта XMM-Newton в Европейския център за космическа астрономия в Мадрид. "Високо енергийните рентгенови лъчи предоставиха съществено липсващо парче пъзел за решаване на този проблем."
Въпреки че централната черна дупка в NGC 1365 сега е чудовище, тя не започна като такава. Както всички неща, включително самата галактика, тя се развива с времето. В продължение на милиони години тя придобива обиколка, тъй като консумира звезди и газ - възможно дори да се слива с други черни дупки по пътя.
„Завъртането на черната дупка е памет, запис от миналата история на галактиката като цяло“, обясни Рисалити.
„Тези чудовища с маси от милиони до милиарди пъти повече от слънцето се формират като малки семена в ранната Вселена и растат, поглъщайки звезди и газ в своите галактики-домакини, като се сливат с други гигантски черни дупки, когато галактиките се сблъскат или и двете ", Казва водещият автор на изследването Гуидо Рисалити от Харвардско-Смитсонския център за астрофизика в Кеймбридж, Масачузетс, и Италианския национален институт по астрофизика.
Това ново завъртане върху черни дупки ни показа, че чудовище може да се появи от „подредено нарастване“ - а не просто от случайни множество събития. Екипът ще продължи проучванията си, за да види как фактори, различни от въртенето на черната дупка, се променят във времето и ще продължат да наблюдават няколко други супермасивни черни дупки с NuSTAR и XMM-Newton.
„Това е изключително важно за областта на науката за черната дупка“, казва Лу Калузиенски, учен по програмата NuSTAR в централата на НАСА във Вашингтон, D.C. „Телескопите на НАСА и ЕКА заедно решават този проблем. В съчетание с рентгеновите наблюдения с по-ниска енергия, проведени с XMM-Newton, безпрецедентните възможности на NuSTAR за измерване на по-високите енергийни рентгенови лъчи предоставиха основно, липсващо парче пъзел за разгадаването на този проблем. “
Оригинален източник на истории: JPL / NASA News Release.
