211service.com
Astronomer har upptäckt röntgenstrålar bakom ett supermassivt svart hål
NASA/JPL-Caltech
När gas faller in i ett svart hål frigör den en enorm mängd energi och sprutar ut elektromagnetisk strålning i alla riktningar, vilket gör dessa föremål till några av de ljusaste i det kända universum. Men forskare har bara någonsin kunnat se ljus och annan strålning från ett supermassivt svart hål när det lyser direkt mot våra teleskop - allt bakom det har alltid varit skymt.
Tills nu. En ny studie publicerad i Nature visar den första upptäckten av strålning som kommer från Bakom ett svart hål – böjt som ett resultat av rymdtidens förvrängning runt objektet. Det är ytterligare ett bevis för Einsteins allmänna relativitetsteori.
'Det här är ett riktigt spännande resultat', säger Edward Cackett, en astronom vid Wayne State University som inte var involverad i studien. 'Även om vi har sett signaturen av röntgenekon tidigare, har det hittills inte varit möjligt att separera ekot som kommer bakom det svarta hålet och böjs runt in i vår synlinje. Det kommer att möjliggöra bättre kartläggning av hur saker faller in i svarta hål och hur svarta hål böjer rymdtiden runt dem.'
Frigörandet av energi från svarta hål, ibland i form av röntgenstrålar, är en absurt extrem process. Och eftersom supermassiva svarta hål frigör så mycket energi, är de i huvudsak kraftverk som tillåter galaxer att växa runt dem. Om du vill förstå hur galaxer bildas måste du verkligen förstå dessa processer utanför det svarta hålet som kan frigöra dessa enorma mängder energi och kraft, dessa otroligt ljusa ljuskällor som vi studerar, säger Dan Wilkins, en astrofysiker vid Stanford University och huvudförfattaren till studien.
Studien fokuserar på ett supermassivt svart hål i mitten av en galax som kallas I Zwicky 1 (förkortat I Zw 1), cirka 100 miljoner ljusår från jorden. I supermassiva svarta hål som I Zw 1 faller stora mängder gas mot mitten (händelsehorisonten, som i grund och botten är point of no return) och tenderar att platta ut till en skiva. Ovanför det svarta hålet resulterar ett sammanflöde av överladdade partiklar och magnetfältsaktivitet i produktionen av högenergiröntgenstrålar.
Vissa av dessa röntgenstrålar lyser rakt mot oss, och vi kan observera dem normalt med hjälp av teleskop. Men några av dem lyser också ner mot den platta gasskivan och kommer att reflekteras av den. I Zw 1 svarta håls rotation saktar ner i en högre hastighet än den som ses i de flesta supermassiva svarta hål, vilket gör att omgivande gas och damm lättare faller in och matar det svarta hålet från flera håll. Detta leder i sin tur till större röntgenstrålning, varför Wilkins och hans team var särskilt intresserade.
Medan Wilkins och hans team observerade detta svarta hål, märkte de att koronan såg ut att blinka. Dessa blixtar, orsakade av röntgenpulser som reflekterades från den massiva skivan av gas, kom bakom det svarta hålets skugga - en plats som normalt är dold från synen. Men eftersom det svarta hålet böjer utrymmet runt det, böjs även röntgenreflektionerna runt det, vilket betyder att vi kan upptäcka dem.
Signalerna hittades med hjälp av två olika rymdbaserade teleskop optimerade för att upptäcka röntgenstrålar i rymden: NuSTAR, som drivs av NASA, och XMM-Newton, som drivs av European Space Agency.
Den största innebörden av de nya rönen är att de bekräftar vad Albert Einstein förutspådde som en del av sin allmänna relativitetsteori – hur ljuset borde böja sig runt gigantiska föremål som supermassiva svarta hål.
Det är första gången vi verkligen ser den direkta signaturen av hur ljuset böjer sig hela vägen bakom det svarta hålet in i vår synlinje, eftersom av hur svarta hål förvränger utrymmet runt sig själv, säger Wilkins.
'Även om den här observationen inte förändrar vår allmänna bild av svarta håls ansamling, är det en bra bekräftelse på att generell relativitetsteori är på spel i dessa system', säger Erin Kara, en astrofysiker vid MIT som inte var involverad i studien.
Trots namnet är supermassiva svarta hål så långt borta att de egentligen bara ser ut som enstaka ljuspunkter, även med toppmoderna instrument. Det kommer inte att vara möjligt att ta bilder av dem alla på det sätt som forskare använde Event Horizon Telescope för att fånga skuggan av en supermassiv bla ck hål i Galaxy M87.
Så även om det är tidigt, är Wilkins och hans team hoppfulla om att upptäcka och studera fler av dessa röntgenekon bakom kurvan kan hjälpa oss att skapa partiella eller till och med fullständiga bilder av avlägsna supermassiva svarta hål. Det kan i sin tur hjälpa dem att låsa upp några stora mysterier kring hur supermassiva svarta hål växer, upprätthåller hela galaxer och skapa miljöer där fysikens lagar pressas till det yttersta.
Rättelse 8/3/21: Den första versionen av denna berättelse angav felaktigt att Einstein gjorde sin förutsägelse 1963. Vi beklagar felet.