Astronomai pastebėjo rentgeno spindulius iš už supermasyvios juodosios skylės

NASA/JPL-Caltech

Kai dujos patenka į juodąją skylę, jos išskiria didžiulį energijos kiekį ir skleidžia elektromagnetinę spinduliuotę į visas puses, todėl šie objektai yra vieni ryškiausių žinomoje visatoje. Tačiau mokslininkai galėjo pamatyti šviesą ir kitą spinduliuotę iš supermasyvios juodosios skylės tik tada, kai ji šviečia tiesiai į mūsų teleskopus – viskas, kas yra už jos, visada buvo užtemdyta.

Iki dabar. Naujas tyrimas paskelbtas žurnale Nature parodo pirmą kartą aptiktą spinduliuotę, sklindančią iš už nugaros juodoji skylė – sulenkta dėl erdvėlaikio deformacijos aplink objektą. Tai dar vienas Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos įrodymas.

„Tai tikrai jaudinantis rezultatas“, – sako Edvardas Cackettas, Veino valstijos universiteto astronomas, nedalyvavęs tyrime. „Nors anksčiau matėme rentgeno aidų požymius, iki šiol nebuvo įmanoma atskirti aido, kuris sklinda iš už juodosios skylės ir pakrypsta į mūsų regėjimo liniją. Tai leis geriau atvaizduoti, kaip daiktai patenka į juodąsias skyles ir kaip juodosios skylės sulenkia erdvės laiką aplink save.

Energijos išskyrimas iš juodųjų skylių, kartais rentgeno spindulių pavidalu, yra absurdiškai ekstremalus procesas. Ir kadangi supermasyvios juodosios skylės išskiria tiek daug energijos, jos iš esmės yra jėgainės, leidžiančios aplink jas augti galaktikoms. Jei norite suprasti, kaip formuojasi galaktikos, jums tikrai reikia suprasti šiuos procesus už juodosios skylės ribų, kurie gali išlaisvinti šiuos milžiniškus energijos ir galios kiekius, šiuos nuostabiai ryškius šviesos šaltinius, kuriuos tiriame, sako astrofizikas Danas Wilkinsas. Stanfordo universitete ir pagrindinis tyrimo autorius.

Tyrime pagrindinis dėmesys skiriamas supermasyviajai juodajai skylei galaktikos, vadinamos I Zwicky 1 (trumpiau I Zw 1), centre, maždaug 100 milijonų šviesmečių atstumu nuo Žemės. Supermasyviose juodosiose skylėse, tokiose kaip I Zw 1, dideli dujų kiekiai krenta link centro (įvykių horizonto, kuris iš esmės yra taškas, iš kurio negrįžtama) ir linkę išsilyginti į diską. Virš juodosios skylės superįkrautų dalelių ir magnetinio lauko aktyvumo santaka sukuria didelės energijos rentgeno spindulius.

Kai kurie iš šių rentgeno spindulių šviečia tiesiai į mus, ir mes galime juos įprastai stebėti naudodami teleskopus. Tačiau kai kurie iš jų taip pat šviečia žemyn link plokščio dujų disko ir atsispindės nuo jo. I Zw 1 juodosios skylės sukimasis lėtėja greičiau nei matomas daugumoje supermasyvių juodųjų skylių, todėl aplinkinės dujos ir dulkės lengviau patenka į juodąją skylę iš kelių krypčių. Tai savo ruožtu padidina rentgeno spinduliuotę, todėl Wilkinsas ir jo komanda buvo ypač suinteresuoti.

Kai Wilkinsas ir jo komanda stebėjo šią juodąją skylę, jie pastebėjo, kad korona mirksi. Šie blyksniai, kuriuos sukelia rentgeno impulsai, atsispindintys nuo didžiulio dujų disko, sklinda iš už juodosios skylės šešėlio – vietos, kuri paprastai yra paslėpta nuo akių. Tačiau kadangi juodoji skylė sulenkia erdvę aplink ją, rentgeno atspindžiai taip pat yra sulenkti aplink ją, o tai reiškia, kad galime juos pastebėti.

Signalai buvo rasti naudojant du skirtingus kosminius teleskopus, optimizuotus rentgeno spinduliams kosmose aptikti: NuSTAR, kurį valdo NASA, ir XMM-Newton, kurį valdo Europos kosmoso agentūra.

Didžiausia naujų radinių reikšmė yra ta, kad jie patvirtina tai, ką Albertas Einšteinas numatė kaip savo bendrosios reliatyvumo teorijos dalį – tai, kaip šviesa turėtų lenktis aplink milžiniškus objektus, tokius kaip supermasyvios juodosios skylės.

Tai pirmas kartas, kai iš tikrųjų matome tiesioginį šviesos požymį, kaip šviesa pasislenka už juodosios skylės į mūsų regėjimo liniją. nes Kaip juodoji skylė deformuoja erdvę aplink save, sako Wilkinsas.

„Nors šis stebėjimas nekeičia mūsų bendro juodųjų skylių susikaupimo vaizdo, tai puikus patvirtinimas, kad šiose sistemose veikia bendrasis reliatyvumas“, – sako Erin Kara, MIT astrofizikė, kuri nedalyvavo tyrime.

Nepaisant pavadinimo, supermasyvios juodosios skylės yra taip toli, kad iš tikrųjų atrodo kaip pavieniai šviesos taškai, net ir naudojant naujausius instrumentus. Nebus įmanoma nufotografuoti jų visų taip, kaip mokslininkai naudojo įvykių horizonto teleskopą. supermasyvios bla šešėlis ck skylę Galaxy M87.

Taigi, nors dar anksti, Wilkinsas ir jo komanda tikisi, kad aptikę ir ištyrę daugiau šių rentgeno aidų iš už posūkio gali padėti mums sukurti dalines ar net visas tolimų supermasyvių juodųjų skylių nuotraukas. Savo ruožtu tai galėtų padėti jiems atskleisti keletą didelių paslapčių apie tai, kaip auga supermasyvios juodosios skylės, palaiko ištisas galaktikas ir sukuriama aplinka, kurioje fizikos dėsniai yra peržengti iki galo.

Pataisa 2021-08-03: Pradinėje šios istorijos versijoje buvo neteisingai nurodyta, kad Einšteinas numatė 1963 m. Apgailestaujame dėl klaidos.

paslėpti