NASAs Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) har fanget en spektakulær hendelse: et supermassivt svart hulls tyngdekraft som trekker på røntgenlys i nærheten.
På bare noen få dager falt koronaen - en sky av partikler som beveger seg nær lysets hastighet - inn mot det sorte hullet. Observasjonene er en kraftig test av Einsteins teori om generell relativitet, som sier at tyngdekraften kan bøye rom-tid, stoffet som former universet vårt, og lyset som reiser gjennom det.
"Corona kollapset nylig inn mot det sorte hullet, med det resultat at det sorte hullets intense tyngdekraft trakk alt lyset ned på den omkringliggende disken, der materialet spiralerer innover," sa medforfatter Michael Parker fra Institute of Astronomy i Cambridge, United Kingdom, i en pressemelding.
Det supermassive sorte hullet, kjent som Markarian 335, ligger omtrent 324 millioner lysår fra Jorden i retning stjernebildet Pegasus. Et slikt ekstremt system presser rundt 10 millioner ganger massen av solen vår i et område som bare er 30 ganger diameteren til solen. Den snurrer så raskt at rom og tid blir dratt rundt med den.
NASAs Swift-satellitt har overvåket Mrk 335 i årevis, og bemerket nylig en dramatisk endring i røntgenlysstyrken. Så NuSTAR ble omdirigert for å ta en ny titt på systemet.
NuSTAR har samlet inn røntgenstråler fra sorte hull og døende stjerner de siste to årene. Spesialiteten er å analysere høyeenergiske røntgenstråler i området 3 til 79 kiloelektron volt. Observasjoner i røntgenlys med lavere energi viser et svart hull som er skjult av skyer av gass og støv. Men NuSTAR kan ta en detaljert titt på hva som skjer i nærheten av hendelseshorisonten, regionen rundt et svart hull som danner lys som ikke lenger kan unnslippe tyngdekraften.
Spesifikt er NuSTAR i stand til å se koronas direkte lys, og det reflekterte lyset fra akkresjonsdisken. Men i dette tilfellet er lyset uskarpt på grunn av kombinasjonen av noen få faktorer. For det første påvirker doppler-skiftet den spinnende disken. På siden som snurrer bort fra oss, blir lyset forskjøvet til rødere bølgelengder (og derfor lavere energi), mens lyset blir flyttet til blåere bølgelengder (og derfor høyere energi) på siden som snurrer mot oss. En annen effekt har å gjøre med de enorme hastighetene til det snurrende sorte hullet. Og en endelig effekt er fra tyngdekraften til det svarte hullet, som trekker inn lyset og får det til å miste energi.
Alle disse faktorene får lyset til å smøre seg ut.
På en spennende måte avslørte observasjoner fra NuSTAR også at grepet av det svarte hullets tyngdekraft trakk koronaens lys inn på den indre delen av beskyttelsesdisken og bedre belyste den. NASA forklarer at som om noen hadde lyst på en lommelykt for astronomene, tente den skiftende koronaen den nøyaktige regionen de ønsket å studere.
"Vi forstår fortsatt ikke nøyaktig hvordan koronaen er produsert eller hvorfor den endrer form, men vi ser at den lyser opp materiale rundt det sorte hullet, slik at vi kan studere regionene så nærme i de effektene som er beskrevet av Einsteins teori om generell relativitet. bli fremtredende, ”sa NuSTAR Principal Investigator Fiona Harrison fra California Institute of Technology. "NuSTARs enestående evne til å observere denne og lignende hendelser gjør det mulig for oss å studere de mest ekstreme lysbøyningseffektene av generell relativitet."
De nye dataene vil sannsynligvis kaste lys over disse mystiske koronaene, der fysikkens lover presses til sitt ytterste.
Artikkelen er publisert i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society og er tilgjengelig online.
