Konseptet med en svart hullstråle er ikke noe nytt, men vi har fortsatt mye å lære om blandingen av partikler som finnes i nærheten av dem. Gjennom bruk av ESAs XMM-Newton Observatory har astronomer sett på et svart hull i galaksen vår og funnet noen overraskende resultater.
Som vi vet, tar svarte hull i stjernemasse materialer fra stjerner i nærheten. Materiale fra disse følgesvennstjernene trekkes bort fra foreldrekroppen mot det sorte hullet og utstråler en temperatur så intens at den avgir røntgenstråler. Imidlertid inntar et svart hull ikke alltid alt som kommer sin vei. Noen ganger avviser de små deler av denne innkommende masse og skyver den bort i form av et sett med kraftige jetfly. Disse jetflyene fôrer også omgivelsene, og frigjør både masse og energi ... frarøver det svarte hullet med drivstoff.
Gjennom studiet av jet-komposisjon er forskere i stand til å bedre finne ut hva som blir tatt inn i et svart hull og hva som ikke gjør det. Gjennom observasjoner tatt ved radiobølgelengden til det elektromagnetiske spekteret, har vi sett elektroner knuse sammen med nesten lysets hastighet. Det er imidlertid ikke klart bestemt om den negative ladningen til elektronene er komplementert med antipartikler, positroner, eller rettere sagt av tyngre positivt ladede partikler i jetflyene, som protoner eller atomkjerner. " Med XMM-Newtons makt bak seg har astronomer hatt muligheten til å undersøke et binært system med svart hull kalt 4U1630–47 - en kandidat som er kjent for å ha uventede utbrudd av røntgenstråler i tidssegmenter som varer mellom måneder og år.
"I våre observasjoner fant vi tegn til sterkt ioniserte kjerner av to tunge elementer, jern og nikkel," sier María Díaz Trigo fra European Southern Observatory i München, Tyskland, hovedforfatter av avisen publisert i tidsskriftet Nature. "Oppdagelsen kom som en overraskelse - og en god, siden det viser over all tvil at sammensetningen av sorte hullstråler er mye rikere enn bare elektroner."
I løpet av september 2012 observerte et team av astronomer ledet av Dr. Díaz Trigo og samarbeidspartnere 4U1630–47 med XMM-Newton. De støttet også observasjonene sine med nesten samtidig radioobservasjoner hentet fra Australia Telescope Compact Array. Selv om studiene ble gjort nær hverandre - i løpet av bare et par uker - kunne ikke resultatene vært mer forskjellige.
Ifølge Trigos team hentet det første settet med observasjoner røntgenunderskrifter fra akkretjonsskiven, men det var ingen aktivitet i radiobandet. Dette er en indikator på at jetflyene ikke var aktive den gangen. I det andre observasjonssettet var det imidlertid aktivitet i både røntgen og radio ... jetfly hadde slått på igjen! Mens de undersøkte røntgendataene fra det andre settet, fant de også jernkjerner i bevegelse. Disse partiklene beveget seg både mot og bort fra XMM-Newton - bevis på at ionene var en del av tvillingstrålene rettet i motsatte retninger. Det er imidlertid ikke alt. Det var også bevis på at nikkelkjerner som pekte mot observatoriet.
"Fra disse 'fingeravtrykkene' av jern og nikkel, kunne vi vise at hastigheten på jetjet er veldig høy, omtrent to tredjedeler av lysets hastighet," sier medforfatter James Miller-Jones fra Curtin University-noden til Internasjonalt senter for radioastronomiforskning i Perth, Australia.
"Dessuten betyr tilstedeværelsen av tunge atomkjerner i sorte hullstråler at masse og energi blir ført bort fra det sorte hullet i mye større mengder enn vi tidligere trodde, noe som kan ha innvirkning på mekanismen og hastigheten som det sorte hullet gjør tilegner seg betydning, ”legger medforfatter Simone Migliari fra University of Barcelona, Spania til.
Forbløffende nye funn? Vel ja. For et typisk svart hull i stjernemassen er dette første gang det oppdages tunge kjerner i dysene. Per i dag er det bare “en annen binær røntgenstråle som viser lignende signaturer fra atomkjerner i dens jetfly - en kilde kjent som SS 433. Dette sorte hullsystemet er imidlertid preget av en uvanlig høy akkresjonshastighet, som gjør det vanskelig å sammenligne egenskapene til mer vanlige sorte hull. ” Gjennom disse nye observasjonene av 4U1630–47 vil astronomer være i stand til å fylle ut informasjonshull om hva som får jetfly til å oppstå i sorte hulls akkresjonsskiver og hva som driver dem.
"Mens vi nå vet mye om sorte hull og hva som skjer rundt dem, er dannelsen av jetfly fremdeles et stort puslespill, så denne observasjonen er et stort skritt fremover for å forstå dette fascinerende fenomenet," sier Norbert Schartel, ESAs XMM-Newton Prosjektforsker.
Original historiekilde: ESAs pressemelding.
