Att kolla in rotationsfrekvensen på ett supermassivt svart hål är ett bra sätt för astronomer att testa Einsteins teori under extrema förhållanden - och titta närmare på hur intensiv tyngdkraften snedvrider rymdtidens tyg. Föreställ dig nu ett monster ... ett som har en massa på cirka 2 miljoner gånger så mycket som vår sol, mäter 2 miljoner miles i diameter och roterar så snabbt att det nästan bryter ljusets hastighet.
En fantasi? Inte knappast. Det är ett supermassivt svart hål som ligger i centrum av spiralgalaxen NGC 1365 - och det är på väg att lära oss mycket mer om hur svarta hål och galaxer mognar.
Vad gör forskarna så säkra på att de äntligen har tagit slutgiltiga beräkningar av en så otrolig rotationsfrekvens i en avlägsen galax? Tack vare uppgifter från Nuclear Spectroscopic Telescope Array, eller NuSTAR, och Europeiska rymdorganisationens XMM-Newton röntgen-satelliter, har forskargruppen tittat in i hjärtat av NGC 1365 med röntgenögon - och noterat platsen av händelseshorisonten - kanten av det snurrande hålet där det omgivande rymden börjar dras in i odjurets mun.
"Vi kan spåra materia när det virvlar in i ett svart hål med hjälp av röntgenstrålar som släpps ut från regioner mycket nära det svarta hålet," säger medförfattaren till en ny studie, NuSTARs huvudutredare Fiona Harrison, California Institute of Technology i Pasadena. "Strålningen vi ser är snedvriden och förvrängd av rörelsen hos partiklar och det svarta hålets otroligt starka tyngdkraft."
Studierna slutade dock inte där, de avancerade till den inre kanten för att omfatta placeringen av ackretionsskivan. Här är "Innerst Stable Circular Orbit" - den ordspråkiga punkten utan återvändande. Den här regionen är direkt relaterad till ett svart hols spinnfrekvens. Eftersom rymdtid är förvrängd i detta område kan en del av den komma ännu närmare ISCO innan den dras in. Det som gör de aktuella uppgifterna så övertygande är att se djupare i det svarta hålet genom ett bredare intervall av röntgenstrålar. astronomer för att se bortom slingrande moln av damm som bara förvirrade tidigare avläsningar. Dessa nya fynd visar att det inte är dammet som snedvrider röntgenstrålarna - utan den krossande tyngdkraften.
"Det här är första gången någon noggrant mäter snurret på ett supermassivt svart hål", säger huvudförfattaren Guido Risaliti från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) och INAF - Arcetri Observatory.
"Om jag kunde ha lagt till ett instrument till XMM-Newton, hade det varit ett teleskop som NuSTAR," sa Norbert Schartel, XMM-Newton projektforskare vid European Space Astronomy Center i Madrid. "De högenergiska röntgenstrålarna gav en väsentlig saknad pusselbit för att lösa detta problem."
Trots att det centrala svarta hålet i NGC 1365 är ett monster nu, började det inte som ett. Liksom alla saker, inklusive själva galaxen, utvecklades den med tiden. Över miljoner år fick den i omkrets när den konsumerade stjärnor och gas - kanske till och med samman med andra svarta hål på vägen.
"Det svarta hålets snurra är ett minne, ett register, av galaxens tidigare historia som helhet", förklarade Risaliti.
"Dessa monster, med massor från miljoner till miljarder gånger solens, är bildade som små frön i det tidiga universum och växer genom att svälja stjärnor och gas i deras värdgalaxer, slås samman med andra jätte svarta hål när galaxer kolliderar, eller båda , ”Säger studiens huvudförfattare, Guido Risaliti från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass., Och italienska National Institute for Astrophysics.
Denna nya snurra på svarta hål har visat oss att ett monster kan uppstå från "beställd tillträde" - och inte bara slumpmässiga flera händelser. Teamet kommer att fortsätta sina studier för att se hur andra faktorer än svarthålspinn förändras över tid och fortsätter att observera flera andra supermassiva svarta hål med NuSTAR och XMM-Newton.
"Detta är oerhört viktigt inom området för svarthålsvetenskap," sa Lou Kaluzienski, NuSTAR-programforskare vid NASA: s huvudkontor i Washington, D.C. ”NASA- och ESA-teleskop hanterade detta problem tillsammans. Tillsammans med röntgenobservationerna med lägre energi som gjordes med XMM-Newton, gav NuSTARs enastående kapacitet för att mäta röntgenstrålarna med högre energi en väsentlig, saknad pusselbit för att lösa problemet. "
Original berättelse Källa: JPL / NASA News Release.
