Hele himmelen er fylt med en diffus, høy energi-glød: den kosmiske røntgenbakgrunnen. De siste årene kunne astronomene vise at denne strålingen nesten fullstendig kan assosieres med individuelle objekter. Tilsvarende løste Galileo Galilei på begynnelsen av 1600-tallet lyset fra Melkeveien til individuelle stjerner. Røntgenbakgrunnen har sin opprinnelse i hundrevis av millioner supermassive svarte hull, som lever fra materie i sentrum av fjerne galakssystemer. Fordi de svarte hullene tiltrekker seg masse, observerer vi dem i røntgenbakgrunnen i vekstfasen. I dagens univers finnes massive svarte hull i sentrum av praktisk talt alle nærliggende galakser.
Når materien suser ned i avgrunnen av et svart hull, går det rundt den kosmiske malstrømmen nesten med lysets hastighet og varmes opp så sterkt at den avgir sitt "siste rop om hjelp" i form av høyenergistråling, før det forsvinner for alltid. Derfor er de putativt usynlige svarte hullene blant de mest lysende gjenstandene i universet, hvis de mates godt i sentrum av såkalte aktive galakser. De kjemiske kaliumelementene i saken avgir røntgenstråler med en karakteristisk bølgelengde og kan derfor identifiseres gjennom deres spektrale fingeravtrykk. Atomer i elementjernet er et spesielt nyttig diagnostisk verktøy, fordi dette metallet er rikelig i kosmos og stråler mest intenst ved høye temperaturer.
På en måte som ligner på radarfellene, som politiet identifiserer fartsbiler, kan de relativistiske hastighetene på jernatomer som kretser rundt Svarthullet, måles gjennom en forskyvning i bølgelengden til lyset deres. Gjennom en kombinasjon av effektene som er forutsagt av Einsteins spesielle og generelle relativitetsteori, forventes imidlertid en karakteristisk utvidet, asymmetrisk linjeprofil, dvs. et utsmurt fingeravtrykk i røntgenlyset fra Black Holes. Spesiell relativitet postulerer at bevegelige klokker går sakte, og generell relativitet forutsier at klokker kjører sakte i nærheten av store masser. Begge effektene fører til en forskyvning av lyset som sendes ut av jernatomer til den lengre bølgelengdedelen av det elektromagnetiske spekteret. Imidlertid, hvis vi observerer saken som sirkler på den såkalte "akkresjonsskiven" (fig. 1) fra siden, virker lyset fra atomer som kjører mot oss, forskjøvet til kortere bølgelengder og mye lysere enn det som beveger seg fra oss. Disse effektene av relativitet er sterkere, jo nærmere saken når det sorte hullet. På grunn av den buede romtiden er de sterkest i hurtigroterende svarte hull. De siste årene har målinger av relativistiske jernlinjer vært mulig i noen få galakser i nærheten - for første gang i 1995 med den japanske ASCA-satellitten.
Nå har forskerne rundt G? Nther Hasinger fra Max-Planck-instituttet for utenomjordisk fysikk, sammen med gruppen av Xavier Barcons ved det spanske Instituto de F? Sica de Cantabria i Santander og Andy Fabian ved Institute of Astronomy i Cambridge, Storbritannia har avdekket det relativistisk innsmurte fingeravtrykket av jernatomer i gjennomsnittlig røntgenlys på rundt 100 fjerne svarte hull av røntgenbakgrunnen (fig. 2). Astrofysikerne benyttet seg av røntgenobservatoriet XMM-Newton fra European Space Agency ESA. De pekte instrumentet mot et felt i Big Dipper-stjernebildet i mer enn 500 timer og oppdaget flere hundre svake røntgenkilder.
På grunn av universets utvidelse beveger galaksene seg fra oss med en hastighet som øker med avstanden, og dermed vises deres spektrallinjer på forskjellige bølgelengder; astronomene måtte først korrigere røntgenlyset fra alle gjenstander i resten av Melkeveien. De nødvendige avstandsmålingene for mer enn 100 objekter ble oppnådd med det amerikanske Keck-teleskopet. Etter å ha lagt til lyset fra alle objekter, var forskerne veldig overrasket over det uventet store signalet og den karakteristisk utvidede formen på jernlinjen.
Fra signalets styrke deduererte de brøkdelen av jernatomer i den akkrediterte saken. Overraskende nok er den kjemiske mengden av jern i "ernæringen" til disse relativt unge svarte hullene omtrent tre ganger høyere enn i vårt solsystem, som var blitt opprettet betydelig senere. Derfor må galaksenes sentre i det tidlige universet ha hatt en spesielt effektiv metode for å produsere jern, muligens fordi voldelig stjernedannende aktivitet "avler" de kjemiske elementene ganske raskt i aktive galakser. Bredden på linjen indikerte at jernatomene må stråle ganske nær det svarte hullet, i samsvar med raskt spinnende svarte hull. Denne konklusjonen blir også funnet indirekte av andre grupper, som sammenlignet energien i røntgenbakgrunnen med den totale massen av "sovende" svarte hull i nærliggende galakser.
Opprinnelig kilde: Max Planck Society News Release
Vil du oppdatere datamaskinens bakgrunn? Her er noen svart bakgrunnsbilder.
