Kontrola rychlosti rotace na supermasivní černé díře je pro astronomy skvělým způsobem, jak otestovat Einsteinovu teorii v extrémních podmínkách – a zblízka se podívat na to, jak intenzivní gravitace deformuje strukturu časoprostoru. Nyní si představte monstrum… takové, které má hmotnost asi 2 milionykrát větší než naše Slunce, měří 2 miliony mil v průměru a rotuje tak rychle, že téměř překračuje rychlost světla.
Fantazie? Ne stěží. Je to supermasivní černá díra umístěná ve středu spirální galaxie NGC 1365 – a chystá se nás naučit mnohem více o tom, jak černé díry a galaxie dozrávají.
Proč si vědci jsou tak jisti, že konečně provedli definitivní výpočty tak neuvěřitelné rychlosti rotace ve vzdálené galaxii? Díky datům pořízeným Nuclear Spectroscopic Telescope Array neboli NuSTAR a rentgenovým satelitům XMM-Newton Evropské kosmické agentury nahlédl tým vědců rentgenovýma očima do srdce NGC 1365 – přičemž si všímal umístění. horizontu událostí – okraj rotačního otvoru, kde se okolní prostor začíná vtahovat do tlamy šelmy.
'Můžeme vysledovat hmotu, jak víří do černé díry, pomocí rentgenových paprsků emitovaných z oblastí velmi blízkých černé díře,' řekla spoluautorka nové studie, hlavní vyšetřovatelka NuSTAR Fiona Harrison z California Institute of Technology v Pasadeně. 'Záření, které vidíme, je deformováno a deformováno pohyby částic a neuvěřitelně silnou gravitací černé díry.'
Studie se tam však nezastavily, postoupily k vnitřnímu okraji, aby obsáhly umístění akrečního disku. Zde je „nejvnitřnější stabilní kruhová oběžná dráha“ – pověstný bod, odkud není návratu. Tato oblast přímo souvisí s rychlostí rotace černé díry. Vzhledem k tomu, že časoprostor je v této oblasti zkreslený, některé z nich se mohou dostat ještě blíže k ISCO, než budou vtaženy dovnitř. To, co činí současná data tak přesvědčivá, je vidět hlouběji do černé díry prostřednictvím širšího spektra rentgenových paprsků, což umožňuje aby astronomové viděli za závojová mračna prachu, která pouze zmátla minulé údaje. Tyto nové objevy nám ukazují, že rentgenové záření nezkresluje prach, ale drtivá gravitace.
Vědci měří rychlost rotace supermasivních černých děr rozložením rentgenového světla do různých barev. Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech
'Je to poprvé, co někdo přesně změřil rotaci supermasivní černé díry,' řekl hlavní autor Guido Risaliti z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a INAF – Arcetri Observatory.
'Kdybych mohl přidat jeden přístroj do XMM-Newton, byl by to dalekohled jako NuSTAR,' řekl Norbert Schartel, XMM-Newton Project Scientist z Evropského centra vesmírné astronomie v Madridu. 'Vysokoenergetické rentgenové paprsky poskytly nezbytný chybějící dílek skládačky pro vyřešení tohoto problému.'
I když je centrální černá díra v NGC 1365 nyní monstrum, nezačalo jako jedno. Stejně jako všechny věci, včetně samotné galaxie, se vyvíjel s časem. V průběhu milionů let nabírala na obvodu, protože spotřebovávala hvězdy a plyn – možná se dokonce po cestě spojila s jinými černými dírami.
„Otáčení černé díry je vzpomínkou, záznamem minulé historie galaxie jako celku,“ vysvětlil Risaliti.
„Tato monstra s hmotností od milionů do miliardkrát větší než je hmotnost Slunce se v raném vesmíru formují jako malá semínka a rostou pohlcením hvězd a plynu ve svých hostitelských galaxiích, sloučením s jinými obřími černými dírami, když se galaxie srazí, nebo obojí. “ řekl hlavní autor studie, Guido Risaliti z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics v Cambridge, Massachusetts, a Italského národního institutu pro astrofyziku.
Tato nová rotace na černých dírách nám ukázala, že monstrum se může vynořit z „uspořádaného narůstání“ – a ne pouze z náhodných vícenásobných událostí. Tým bude pokračovat ve studiích, aby zjistil, jak se v průběhu času mění faktory jiné než rotace černých děr, a bude pokračovat v pozorování několika dalších supermasivních černých děr pomocí NuSTAR a XMM-Newton.
'To je nesmírně důležité pro oblast vědy o černých dírách,' řekl Lou Kaluzienski, vědec programu NuSTAR z ústředí NASA ve Washingtonu, DC. 'Teleskopy NASA a ESA tento problém řešily společně. V tandemu s rentgenovými pozorováními s nižší energií prováděnou pomocí XMM-Newton poskytly bezprecedentní schopnosti NuSTAR měřit rentgenové záření s vyšší energií zásadní chybějící dílek skládačky pro rozluštění tohoto problému.
Původní zdroj příběhu: Tisková zpráva JPL/NASA .