211service.com
Astronomer har set røntgenstråler bagved et supermassivt sort hul
NASA/JPL-Caltech
Når gas falder ned i et sort hul, frigiver den en enorm mængde energi og udsender elektromagnetisk stråling i alle retninger, hvilket gør disse objekter til nogle af de lyseste i det kendte univers. Men videnskabsmænd har kun nogensinde været i stand til at se lys og anden stråling fra et supermassivt sort hul, når det skinner direkte mod vores teleskoper - alt bagfra har altid været skjult.
Indtil nu. Et nyt studie udgivet i Nature demonstrerer den første påvisning af stråling, der kommer fra bag et sort hul - bøjet som et resultat af rumtidens vridning omkring objektet. Det er endnu et bevis for Einsteins generelle relativitetsteori.
'Dette er et virkelig spændende resultat,' siger Edward Cackett, en astronom ved Wayne State University, som ikke var involveret i undersøgelsen. »Selvom vi har set signaturen af røntgenekkoer før, har det indtil nu ikke været muligt at adskille ekkoet, der kommer bagved det sorte hul og bliver bøjet rundt i vores synslinje. Det vil give mulighed for bedre kortlægning af, hvordan ting falder ind i sorte huller, og hvordan sorte huller bøjer rumtiden omkring dem.'
Frigivelse af energi fra sorte huller, nogle gange i form af røntgenstråler, er en absurd ekstrem proces. Og fordi supermassive sorte huller frigiver så meget energi, er de i det væsentlige kraftcentre, der tillader galakser at vokse omkring dem. Hvis du vil forstå, hvordan galakser dannes, er du virkelig nødt til at forstå disse processer uden for det sorte hul, der er i stand til at frigive disse enorme mængder energi og kraft, disse utroligt klare lyskilder, som vi studerer, siger Dan Wilkins, en astrofysiker. ved Stanford University og hovedforfatteren af undersøgelsen.
Undersøgelsen fokuserer på et supermassivt sort hul i centrum af en galakse kaldet I Zwicky 1 (forkortet I Zw 1), omkring 100 millioner lysår fra Jorden. I supermassive sorte huller som I Zw 1's falder store mængder gas mod midten (hændelseshorisonten, som dybest set er point of no return) og har en tendens til at flade ud til en skive. Over det sorte hul resulterer et sammenløb af superladede partikler og magnetisk feltaktivitet i produktionen af højenergi røntgenstråler.
Nogle af disse røntgenstråler skinner direkte mod os, og vi kan observere dem normalt ved hjælp af teleskoper. Men nogle af dem skinner også ned mod den flade gasskive og vil reflektere af den. I Zw 1 sort huls rotation aftager med en højere hastighed end den, der ses i de fleste supermassive sorte huller, hvilket får omgivende gas og støv til at falde lettere ind og føde det sorte hul fra flere retninger. Dette fører til gengæld til større røntgen-emissioner, hvorfor Wilkins og hans team var særligt interesserede.
Mens Wilkins og hans hold observerede dette sorte hul, bemærkede de, at koronaen så ud til at blinke. Disse glimt, forårsaget af røntgenimpulser, der reflekterede fra den massive gasskive, kom bagved det sorte huls skygge - et sted, der normalt er skjult. Men fordi det sorte hul bøjer rummet omkring det, bøjes røntgenreflektionerne også rundt om det, hvilket betyder, at vi kan få øje på dem.
Signalerne blev fundet ved hjælp af to forskellige rumbaserede teleskoper optimeret til at detektere røntgenstråler i rummet: NuSTAR, som drives af NASA, og XMM-Newton, som drives af European Space Agency.
Den største implikation af de nye resultater er, at de bekræfter, hvad Albert Einstein forudsagde som en del af sin generelle relativitetsteori - den måde, lyset burde bøje sig rundt om gigantiske objekter som supermassive sorte huller.
Det er første gang, vi virkelig ser den direkte signatur af, hvordan lyset bøjer sig hele vejen bag det sorte hul ind i vores synslinje, fordi af den måde, sort hul forvrider rummet omkring sig selv, siger Wilkins.
'Selvom denne observation ikke ændrer vores generelle billede af sorte huls tilvækst, er det en god bekræftelse af, at generel relativitet er på spil i disse systemer,' siger Erin Kara, en astrofysiker ved MIT, som ikke var involveret i undersøgelsen.
På trods af navnet er supermassive sorte huller så langt væk, at de egentlig bare ligner enkelte lyspunkter, selv med avancerede instrumenter. Det vil ikke være muligt at tage billeder af dem alle, som forskerne brugte Event Horizon Telescope til at fange skyggen af en supermassiv bla ck hul i Galaxy M87.
Så selvom det er tidligt, håber Wilkins og hans team, at opdagelse og undersøgelse af flere af disse røntgen-ekkoer bag svinget kan hjælpe os med at skabe delvise eller endda hele billeder af fjerne supermassive sorte huller. Til gengæld kunne det hjælpe dem med at låse op for nogle store mysterier omkring, hvordan supermassive sorte huller vokser, opretholder hele galakser og skaber miljøer, hvor fysikkens love presses til det yderste.
Rettelse 8/3/21: Den oprindelige version af denne historie sagde forkert, at Einstein lavede sin forudsigelse i 1963. Vi beklager fejlen.