Spin czarnej dziury po raz pierwszy odkryty

astronomowie dokonali pierwszego wiarygodnego pomiaru spinu supermasywnej czarnej dziury, prezentując technikę, która może pomóc rozwikłać tajemnice rozwoju i ewolucji tych potworów.

ogromna czarna dziura w centrum galaktyki spiralnej NGC 1365 wiruje o 84 procent tak szybko, jak pozwala na to ogólna teoria względności Einsteina-ustalili naukowcy. Znalezisko pokazuje, że przynajmniej niektóre supermasywne czarne dziury obracają się szybko — twierdzenie poprzednie badania sugerowały, ale nie potwierdziły.

“po raz pierwszy możemy naprawdę powiedzieć, że czarne dziury wirują”, powiedziała współautorka badania Fiona Harrison z Caltech w Pasadenie SPACE.com. ” obietnica, że to ma być w stanie zrozumieć, jak rosną czarne dziury jest, myślę, główną implikacją.”

wpatrując się w czarną dziurę w świetle rentgenowskim

supermasywne czarne dziury są prawie niezrozumiale ogromne, a niektóre zawierają 10 miliardów lub więcej razy masę naszego Słońca. Naukowcy uważają, że jeden czai się w sercu większości, jeśli nie wszystkich, galaktyk.

NGC 1365, znajdująca się około 56 milionów lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Fornax, rzeczywiście zawiera gigantyczną czarną dziurę-jedną tak masywną jak kilka milionów słońc. Ten Behemot wydziela ogromne ilości energii, pochłaniając gaz i inną pobliską materię, co czyni go intrygującym celem dla astronomów.

w nowym badaniu naukowcy przeanalizowali obserwacje dwóch kosmicznych teleskopów rentgenowskich-Obserwatorium XMM — Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej i Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) NASA-wykonanych z NGC 1365 w lipcu 2012 roku.

zerując na wysokoenergetyczne światło emitowane przez atomy żelaza, teleskopy były w stanie prześledzić ruch płaskiego, obracającego się dysku akrecyjnego, który okrąża czarną dziurę NGC 1365 i wlewa gaz i pył do jej chciwej paszczy.

astronomowie odkryli, że emisje są silnie zniekształcone, co sugeruje, że wewnętrzna krawędź dysku akrecyjnego może być dość blisko czarnej dziury — wystarczająco blisko, aby efekty grawitacyjne siały spustoszenie promieniami rentgenowskimi płynącymi z dysku. To z kolei implikuje szybko obracającą się czarną dziurę, ponieważ ogólna teoria względności stwierdza, że im szybciej czarna dziura się wiruje, tym bliżej jej dysku może do niej dotrzeć, powiedział Harrison.

ale to tylko jedna interpretacja. Inny twierdzi, że takie zniekształcenie, które wcześniej obserwowano w emisji dysku akrecyjnego, może być spowodowane przez chmury gazu, które wiszą między supermasywną czarną dziurą a obserwującymi ją teleskopami.

” to była wielka kontrowersja-która z nich się dzieje?”Harrison powiedział.

przypinając spin czarnej dziury

wart 165 milionów dolarów teleskop NuSTAR, który właśnie wystartował w czerwcu 2012 roku, ostatecznie rozwiązał sprawę.

korzystając z superczułych pomiarów wysokoenergetycznych promieni rentgenowskich Nustara, astronomowie obliczyli, że rzekomo obłoki gazu muszą być niewiarygodnie grube, aby wytworzyć zaobserwowane poziomy zniekształceń-tak grube, że cała ta idea nie jest możliwa do utrzymania, przynajmniej w przypadku czarnej dziury NGC 1365.

“aby świecić przez te grube chmury, czarna dziura musiałaby być tak jasna, że w zasadzie rozerwałaby się na strzępy”, powiedział Harrison, który jest głównym badaczem misji NuSTAR. “Więc to, co musi się dziać, to to, co widzimy, to te relatywistyczne zniekształcenia. A to oznacza, że dysk zbliża się do czarnej dziury, co oznacza, że czarna dziura musi się szybko obracać.”

zespół badawczy, kierowany przez Guido Risaliti z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Obserwatorium Arcetri włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki, obliczył tę prędkość obrotową na 84 procent dozwolonej przez ogólną teorię względności.

trudno zrozumieć tę liczbę, ponieważ nie przekłada się ona dobrze na mile na godzinę. Ale można śmiało powiedzieć, że czarna dziura wiruje niesamowicie szybko.

“analogia rzeczywistej prędkości nie jest do końca słuszna” “Ale można powiedzieć, że wirujące czarne dziury obracają czasoprzestrzeń wokół nich. A gdybyście stali w pobliżu czarnej dziury, wasza czasoprzestrzeń byłaby skręcona lub przeciągnięta, tak, że musielibyście obracać się raz na cztery minuty, żeby stać nieruchomo.”

nowe badanie zostało opublikowane w internecie dzisiaj (luty. 27) w czasopiśmie Nature.

Nauka o wzroście czarnych dziur

astronomowie uważają, że supermasywne czarne dziury nabywają większość swojego spinu w miarę wzrostu, a nie rodzą się z nim. Więc badanie ich szybkości rotacji może dać wgląd w to, jak te potwory ewoluowały w czasie.

na przykład superszybki obrót czarnej dziury NGC 1365 sugeruje, że nie rozwinęła się ona w wyniku licznych małych fuzji czarnej dziury, powiedział Harrison, ponieważ szanse są bardzo niskie, że wiele takich chaotycznych zdarzeń zakręci ją w tym samym kierunku.

raczej bardziej prawdopodobne jest, że centralna czarna dziura NGC 1365 nabrała spinu w wyniku jednego poważnego połączenia, lub po prostu przez pożarcie materiału z dysku akrecyjnego, który pozostał stabilny przez długi czas.

nowe badanie stanowi pierwszy krok w kierunku lepszego zrozumienia natury i ewolucji supermasywnych czarnych dziur, powiedział Harrison.

“W końcu chcielibyśmy mieć większy teleskop, który może mierzyć bardziej odległe czarne dziury, abyśmy mogli, korzystając ze statystyk próbki, zrozumieć, jak rosną w czasie kosmicznym.”

Obserwuj SPACE.com starszy pisarz Mike Wall na Twitterze @ michaeldwall lub SPACE.com @ Spacedotcom. Jesteśmy również na Facebooku i Google+.

najnowsze wiadomości

{{ articleName }}

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.