Naukowcy zorganizowali podróż wiązki skazanej na zagładę materii, która czterokrotnie okrążyła czarną dziurę, co było obserwacyjne. Ich technika zapewnia nową metodę pomiaru masy czarnej dziury; a to może umożliwić testowanie teorii grawitacji Einsteina w stopniu, o jakim mało kto pomyślał.
Zespół kierowany przez dr Kazushi Iwasawę z Institute of Astronomy (IoA) w Cambridge, w Anglii, podążał śladem gorącego gazu w ciągu dnia, gdy krążył wokół supermasywnej czarnej dziury mniej więcej w tej samej odległości, na której Ziemia krąży wokół Słońce. Jednak przyspieszona przez ekstremalną grawitację czarnej dziury, orbita zajęła około kwadransa zamiast roku.
Naukowcy mogli obliczyć masę czarnej dziury, podłączając pomiary energii światła, jego odległości od czarnej dziury i czasu potrzebnego na okrążenie czarnej dziury - połączenie ogólnej teorii względności Einsteina i starego dobrego… ukształtowana fizyka keplerowska.
Iwasawa i jego kolega z IoA, dr Giovanni Miniutti, prezentują ten wynik dzisiaj podczas internetowej konferencji prasowej w Nowym Orleanie podczas spotkania High Energy Astrophysics Division of American Astronomical Society. Dr Andrew Fabian z IoA dołącza do nich w artykule pojawiającym się w nadchodzącym numerze Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Dane pochodzą z obserwatorium XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Zespół zbadał galaktykę o nazwie NGC 3516, oddaloną o około 100 milionów lat świetlnych w gwiazdozbiorze Ursa Major, w którym zamieszkuje Wielki Wóz (lub Pług). Uważa się, że w tej galaktyce kryje się supermasywna czarna dziura w rdzeniu. Gaz w tym centralnym regionie świeci promieniowaniem rentgenowskim, gdy jest podgrzewany do milionów stopni pod wpływem siły grawitacji czarnej dziury.
XMM-Newton uchwycił cechy spektralne ze światła wokół czarnej dziury, wyświetlane na spektrografie z pikami wskazującymi pewne poziomy energii, podobne wyglądem do postrzępionych linii kardiografu. Podczas całodniowej obserwacji XMM uchwycił rozbłysk wzbudzonego gazu krążącego wokół czarnej dziury, gdy wirowała około cztery razy. To był kluczowy fragment informacji potrzebny do zmierzenia masy czarnej dziury.
Naukowcy znali już odległość gazu od czarnej dziury od jej cechy spektralnej. (Zakres przesunięcia grawitacyjnego przesunięcia ku czerwieni lub drenażu energii ujawnionego przez linię widmową jest związany z odległością obiektu od czarnej dziury.) Przy orbitalnym czasie i odległości naukowcy mogliby określić pomiar masy - od 10 milionów do 50 milionów mas Słońca, zgodnie z wartościami uzyskanymi innymi technikami.
Chociaż obliczenia są proste, analiza mająca na celu zrozumienie okresu orbitalnego rozbłysku rentgenowskiego jest nowa i skomplikowana. Zasadniczo naukowcy wykryli cykl powtarzany czterokrotnie: modulację intensywności światła, któremu towarzyszy oscylacja energii światła. Obserwowana energia i cykl pasują do profilu światła przesuniętego grawitacyjnie na czerwono (energia kradnąca grawitację) i przesuniętego na zasadzie Dopplera (przyrost i utrata energii, gdy orbitująca materia porusza się w naszą stronę i od niej).
Z zaskoczenia tego zespołu naukowego wynika, że technika analizy oznacza, że obecna generacja obserwatoriów rentgenowskich może znacznie zwiększyć masę czarnej dziury, aczkolwiek w przypadku długich obserwacji i systemów czarnych dziur o długotrwałych rozbłyskach. Opierając się na tych informacjach, proponowane misje, takie jak Constellation-X lub XEUS, mogą poczynić głębsze próby przetestowania matematyki Einsteina w laboratorium o ekstremalnej grawitacji.
Oryginalne źródło: Informacja prasowa Instytutu Astronomii
