Å sjekke spinnhastigheten på et supermassivt svart hull er en fin måte for astronomer å teste Einsteins teori under ekstreme forhold - og se nøye på hvor intens tyngdekraften forvrenger stoffets rom-tid. Tenk deg et monster ... et som har en masse på rundt 2 millioner ganger solen vår, som måler 2 millioner miles i diameter og roterer så raskt at det nesten er å bryte lysets hastighet.
En fantasi? Ikke knapt. Det er et supermassivt svart hull som ligger i sentrum av spiralgalaksen NGC 1365 - og det er i ferd med å lære oss mye mer om hvordan sorte hull og galakser modnes.
Hva gjør forskere så sikre på at de endelig har tatt definitive beregninger av en så utrolig spinnhastighet i en fjern galakse? Takket være data hentet av Nuclear Spectroscopic Telescope Array, eller NuSTAR, og Det europeiske romfartsorganets XMM-Newton røntgen-satellitter, har forskerteamet kikket inn i hjertet av NGC 1365 med røntgenøyne - og noterte stedet av hendelseshorisonten - kanten av spinnehullet der det omkringliggende rommet begynner å bli dratt inn i munnen til dyret.
"Vi kan spore materie når det virvler inn i et svart hull ved å bruke røntgenstråler som sendes ut fra regioner veldig nær det svarte hullet," sa medforfatteren til en ny studie, NuSTAR hovedetterforsker Fiona Harrison ved California Institute of Technology i Pasadena. "Strålingen vi ser er forvridd og forvrengt av bevegelsen til partikler og det sorte hullets utrolig sterke tyngdekraft."
Studiene stoppet imidlertid ikke der, de avanserte til indre kant for å omfatte plasseringen av akkresjonsdisken. Her er den "Innerst Stable Circular Orbit" - det ordspråklige poenget uten tilbakevending. Denne regionen er direkte relatert til et svart hulls spinnhastighet. Fordi romtid er forvrengt i dette området, kan noe av det komme enda nærmere ISCO før det trekkes inn. Det som gjør dagens data så overbevisende er å se dypere inn i det sorte hullet gjennom et bredere utvalg av røntgenbilder, astronomer for å se utover sløvede skyer av støv som bare forvirret tidligere lesninger. Disse nye funnene viser oss at det ikke er støvet som forvrenger røntgenstrålene - men den knusende tyngdekraften.
"Dette er første gang noen nøyaktig har målt spinnet til et supermassivt svart hull," sa hovedforfatter Guido Risaliti fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) og INAF - Arcetri Observatory.
"Hvis jeg kunne lagt et instrument til XMM-Newton, ville det ha vært et teleskop som NuSTAR," sa Norbert Schartel, XMM-Newton prosjektforsker ved European Space Astronomy Center i Madrid. "Høyenergi-røntgenbildene ga et essensielt manglende puslespill for å løse dette problemet."
Selv om det sentrale sorte hullet i NGC 1365 er et monster nå, begynte det ikke som et. Som alle ting, inkludert selve galaksen, utviklet den seg med tiden. Gjennom millioner av år fikk den seg i omkrets da den forbrukte stjerner og gass - muligens til og med fusjonerte med andre sorte hull underveis.
"Det svarte hullets spinn er et minne, en registrering av galaksens tidligere historie," forklarte Risaliti.
“Disse monstrene, med masser fra millioner til milliarder ganger solen, er dannet som små frø i det tidlige universet og vokser ved å svelge stjerner og gass i vertsgalaksen deres, slå seg sammen med andre gigantiske sorte hull når galakser kolliderer, eller begge deler , ”Sa studiens hovedforfatter, Guido Risaliti fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass., Og det italienske nasjonale instituttet for astrofysikk.
Dette nye spinnet på svarte hull har vist oss at et monster kan dukke opp fra "bestilt akkresjon" - og ikke bare tilfeldige flere hendelser. Teamet vil fortsette studiene for å se hvordan andre faktorer enn svart hullsnurr endrer seg over tid og fortsetter å observere flere andre supermassive sorte hull med NuSTAR og XMM-Newton.
"Dette er enormt viktig for vitenskapen om svart hull," sa Lou Kaluzienski, NuSTAR-programforsker ved NASA-hovedkvarteret i Washington, D.C. “NASA- og ESA-teleskoper taklet dette problemet sammen. I takt med røntgenobservasjoner med lavere energi som ble utført med XMM-Newton, ga NuSTAR's enestående evner for å måle røntgenstrålene med høyere energi en viktig, manglende puslespill for å løse dette problemet. "
Original historiekilde: JPL / NASA News Release.
