Föreställ dig att ett snurrande svart hål är så kolossalt och så kraftfullt att det sparkar fotoner, de grundläggande ljusenheterna och skickar dem med tusentals ljusår genom rymden. Forskare meddelar i tidskriften Natur Fysik idag att de välbesökta fotonerna fortfarande bär signaturen på den kolossala stöt, som en snedvridning i hur de rör sig. Störningen är som en långdistans från det svarta hålet, som innehåller information om dess storlek och hastigheten på dess snurr.
Forskarna säger att de jostlade fotonerna är nyckeln till att avslöja teorin som förutspår svarta hål i första hand.
"Det är sällsynt i allmän-relativitetsforskning att ett nytt fenomen upptäcks som gör det möjligt för oss att testa teorin vidare", säger Martin Bojowald, en professor i fysik i Penn State och författare till en Nyheter och åsikter artikel som åtföljer studien.
Svarta hål är så kraftfulla att de snedvrider materia i närheten och till och med utrymme och tid. Bojowald, som kallas framedragning, kan upptäckas av känsliga gyroskop på satelliter.
Huvudstudieförfattaren Fabrizio Tamburini, en astronom vid universitetet i Padova (Padua) i Italien, och hans kollegor har beräknat att roterande rymdtid kan förmedla en intrinsisk form av kretsvinkelmoment som skiljer sig från dess snurr. Författarna föreslår att man visualiserar detta som icke-plana vågfronter av detta vridna ljus som en cylindrisk spiraltrappa, centrerad kring ljusstrålen.
"Intensitetsmönstret för tvinnat ljus tvärs strålen visar en mörk plats i mitten - där ingen skulle gå på trappan - omgiven av koncentriska cirklar", skriver de. "Vridningen av ett rent [orbital vinkelmoment] -läge kan ses i interferensmönster." De säger att forskare behöver mellan 10 000 och 100 000 fotoner för att dela ett svart hols berättelse tillsammans.
Och teleskop behöver någon form av 3D (eller holografisk) syn för att se korkskruvarna i ljusvågorna de får, sa Bojowald: ”Om ett teleskop kan zooma in tillräckligt noggrant kan man vara säker på att alla 10 000-100 000 fotoner kommer från ackretionsskivan snarare än från andra stjärnor längre bort. Så förstoringen av teleskopet kommer att vara en avgörande faktor. "
Han tror, baserat på en grov beräkning, att ”en stjärna som solen så långt borta som mjölkvägens centrum skulle behöva observeras under mindre än ett år. Så det kommer inte att bli en direkt bild, men man skulle inte behöva vänta så länge. ”
Studerande medförfattare Bo Thidé, professor och programdirektör vid Svenska Institutet för rymdfysik, sa att ett år kan vara konservativt, även i fallet med en liten rotation och behov av upp till 100 000 fotoner.
”Men vem vet”, sa han. ”Vi kommer att veta mer efter att vi har gjort ytterligare detaljerad modellering - och observationer, naturligtvis. För närvarande betonar vi upptäckten av en
nytt generellt relativitetsfenomen som gör att vi kan göra observationer och lämna exakta kvantitativa förutsägelser åt sidan. ”
länkar: Naturfysik
