Het bekijken van de spinsnelheid op een superzwaar zwart gat is een geweldige manier voor astronomen om de theorie van Einstein onder extreme omstandigheden te testen - en goed te kijken hoe intens de zwaartekracht het weefsel van de ruimtetijd vervormt. Stel je nu een monster voor ... een monster dat een massa heeft van ongeveer 2 miljoen keer die van onze zon, een diameter heeft van 2 miljoen mijl en zo snel roteert dat het bijna de lichtsnelheid breekt.
Een fantasie? Niet echt. Het is een superzwaar zwart gat in het centrum van het spiraalstelsel NGC 1365 - en het gaat ons nog veel meer leren over hoe zwarte gaten en sterrenstelsels volwassen worden.
Waarom zijn onderzoekers er zo zeker van dat ze eindelijk definitieve berekeningen hebben gemaakt van zo'n ongelooflijke spinsnelheid in een ver sterrenstelsel? Dankzij gegevens van de Nuclear Spectroscopic Telescope Array, of NuSTAR, en de XMM-Newton-röntgensatellieten van de European Space Agency, heeft het team van wetenschappers met röntgenogen in het hart van NGC 1365 gekeken - waarbij de locatie is opgemerkt van de gebeurtenishorizon - de rand van het draaiende gat waar de omringende ruimte in de mond van het beest wordt gesleept.
"We kunnen materie opsporen terwijl het in een zwart gat wervelt met behulp van röntgenstralen die worden uitgezonden vanuit gebieden die heel dicht bij het zwarte gat liggen", zei de co-auteur van een nieuwe studie, NuSTAR hoofdonderzoeker Fiona Harrison van het California Institute of Technology in Pasadena. "De straling die we zien is vervormd en vervormd door de bewegingen van deeltjes en de ongelooflijk sterke zwaartekracht van het zwarte gat."
Maar daar stopten de onderzoeken niet, ze gingen naar de binnenrand om de locatie van de aanwasschijf te omvatten. Hier is de 'binnenste stabiele cirkelbaan' - het spreekwoordelijke punt van geen terugkeer. Deze regio is direct gerelateerd aan de spinsnelheid van een zwart gat. Omdat de ruimtetijd in dit gebied vervormd is, kan een deel ervan nog dichter bij de ISCO komen voordat het wordt ingetrokken. Wat de huidige gegevens zo aantrekkelijk maakt, is om dieper in het zwarte gat te kijken door een breder scala aan röntgenstralen, waardoor astronomen om verder te kijken dan sluierende stofwolken die eerdere metingen alleen maar in verwarring brachten. Deze nieuwe bevindingen laten ons zien dat niet het stof de röntgenstralen vervormt, maar de verpletterende zwaartekracht.
"Dit is de eerste keer dat iemand de spin van een superzwaar zwart gat nauwkeurig heeft gemeten", zegt hoofdauteur Guido Risaliti van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) en INAF - Arcetri Observatory.
"Als ik één instrument aan XMM-Newton had kunnen toevoegen, zou het een telescoop als NuSTAR zijn geweest", zegt Norbert Schartel, XMM-Newton-projectwetenschapper bij het European Space Astronomy Center in Madrid. "De hoogenergetische röntgenstralen waren een essentieel ontbrekend puzzelstukje om dit probleem op te lossen."
Ook al is het centrale zwarte gat in NGC 1365 nu een monster, het begon niet als één monster. Zoals alle dingen, inclusief het sterrenstelsel zelf, evolueerde het met de tijd. Gedurende miljoenen jaren won het aan omvang omdat het sterren en gas verbruikte - mogelijk zelfs samengaand met andere zwarte gaten onderweg.
"De draai van het zwarte gat is een herinnering, een record, van de geschiedenis van het heelal als geheel", legt Risaliti uit.
"Deze monsters, met een massa van miljoenen tot miljarden keren die van de zon, worden gevormd als kleine zaadjes in het vroege heelal en groeien door het inslikken van sterren en gas in hun gaststelsels, versmelten met andere gigantische zwarte gaten wanneer sterrenstelsels botsen, of beide , 'Zei de hoofdauteur van de studie, Guido Risaliti van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Mass., En het Italian National Institute for Astrophysics.
Deze nieuwe draai aan zwarte gaten heeft ons laten zien dat een monster kan voortkomen uit 'geordende aanwas' - en niet zomaar willekeurige, meerdere gebeurtenissen. Het team zal hun studies voortzetten om te zien hoe andere factoren dan de draaiing van zwarte gaten in de tijd veranderen en verschillende andere superzware zwarte gaten blijven observeren met NuSTAR en XMM-Newton.
"Dit is enorm belangrijk voor de wetenschap van zwarte gaten", zegt Lou Kaluzienski, NuSTAR-programmawetenschapper op het NASA-hoofdkantoor in Washington, D.C. "NASA- en ESA-telescopen hebben dit probleem samen aangepakt. In combinatie met de röntgenobservaties met lagere energie die werden uitgevoerd met XMM-Newton, zorgden de ongekende mogelijkheden van NuSTAR voor het meten van röntgenstralen met hogere energie voor een essentieel, ontbrekend puzzelstukje om dit probleem te ontrafelen. "
Oorspronkelijke verhaalbron: JPL / NASA-persbericht.
