Nuklearny spektroskopowy układ teleskopów NASA (NuSTAR) uchwycił spektakularne wydarzenie: grawitację supermasywnej czarnej dziury w pobliskim świetle rentgenowskim.
W ciągu zaledwie kilku dni korona - chmura cząstek poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła - spadła w kierunku czarnej dziury. Obserwacje są potężnym testem teorii ogólnej teorii względności Einsteina, która mówi, że grawitacja może zginać czasoprzestrzeń, materiał, który kształtuje nasz wszechświat, i światło, które przez niego przepływa.
„Korona ostatnio zapadła się w kierunku czarnej dziury, w wyniku czego intensywna grawitacja czarnej dziury przyciągnęła całe światło na otaczający dysk, gdzie materiał spiralnie sięga do wewnątrz” - powiedział współautor Michael Parker z Institute of Astronomy w Cambridge, United Królestwo, w komunikacie prasowym.
Supermasywna czarna dziura, znana jako Markarian 335, znajduje się około 324 milionów lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Pegaz. Taki ekstremalny układ ściska około 10 milionów razy masę naszego Słońca w region zaledwie 30 razy większy od jego średnicy. Wiruje tak szybko, że wraz z nim przeciąga się przestrzeń i czas.
Satelita Swift NASA od lat monitoruje Mrk 335, ostatnio zauważając dramatyczną zmianę jasności promieniowania rentgenowskiego. Dlatego NuSTAR został przekierowany, aby ponownie przyjrzeć się systemowi.
NuSTAR od dwóch lat zbiera promieniowanie rentgenowskie z czarnych dziur i umierających gwiazd. Specjalizuje się w analizie promieni rentgenowskich o wysokiej energii w zakresie od 3 do 79 kiloelektronów woltów. Obserwacje w świetle rentgenowskim o niższej energii pokazują czarną dziurę zasłoniętą chmurami gazu i pyłu. Ale NuSTAR może szczegółowo przyjrzeć się temu, co dzieje się w pobliżu horyzontu zdarzeń, regionu wokół czarnej dziury, której światło nie może już uciec grawitacji.
W szczególności NuSTAR jest w stanie zobaczyć bezpośrednie światło koronowe i jego światło odbite od dysku akrecyjnego. Ale w tym przypadku światło jest rozmyte z powodu połączenia kilku czynników. Po pierwsze, przesunięcie Dopplera wpływa na wirujący dysk. Po stronie wirującej od nas światło jest przesuwane na bardziej czerwone długości fali (a zatem i na niższą energię), podczas gdy po stronie obracającej się w naszą stronę światło jest przesuwane na bardziej niebieskie długości fali (a zatem i na wyższą energię). Drugi efekt dotyczy ogromnych prędkości wirującej czarnej dziury. A efekt końcowy to grawitacja czarnej dziury, która ściąga światło, powodując utratę energii.
Wszystkie te czynniki powodują rozmazanie światła.
Co ciekawe, obserwacje NuSTAR ujawniły również, że uchwyt grawitacji czarnej dziury przyciągnął światło koronowe do wewnętrznej części dysku akrecyjnego, lepiej je oświetlając. NASA wyjaśnia, że tak jakby ktoś zapalił latarkę astronomom, przesuwająca się korona oświetliła dokładnie ten region, który chcieli zbadać.
„Wciąż nie rozumiemy dokładnie, w jaki sposób wytwarzana jest korona ani dlaczego zmienia swój kształt, ale widzimy, że rozświetla ona materiał wokół czarnej dziury, co pozwala nam badać regiony tak blisko w tych efektach opisanych przez teorię ogólnej teorii Einsteina stać się prominentnym ”- powiedziała Fiona Harrison z California Institute of Technology, główny badacz NuSTAR. „Niespotykana zdolność NuSTAR do obserwowania tego i podobnych zdarzeń pozwala nam badać najbardziej ekstremalne efekty gięcia światła ogólnej teorii względności”.
Nowe dane prawdopodobnie rzucą światło na te tajemnicze korony, w których prawa fizyki są wykorzystywane do granic możliwości.
Artykuł został opublikowany w miesięcznych zawiadomieniach Royal Astronomical Society i jest dostępny online.
