Forskere har delt sammen reisen til et knippe dødsdømte materier da det kretset rundt et svart hull fire ganger, en observasjonell først. Teknikken deres gir en ny metode for å måle massen til et svart hull; og dette kan muliggjøre testing av Einsteins teorien om tyngdekraft i noen grad noen trodde var mulig.
Et team ledet av Dr. Kazushi Iwasawa ved Institute of Astronomy (IoA) i Cambridge, England, fulgte sporet av varm gass i løpet av en dag da det pisket rundt det supermassive sorte hullet omtrent på samme avstand som Jorden kretser rundt Sol. Rasert av det ekstreme tyngdekraften i det svarte hullet, tok imidlertid bane rundt et kvarter i stedet for et år.
Forskerne kunne beregne massen på det sorte hullet ved å koble inn målingene for energien i lyset, dets avstand fra det sorte hullet, og tiden det tok å bane rundt det sorte hullet - et ekteskap med Einsteins generelle relativitet og gode gamle- gammeldags keplerisk fysikk.
Iwasawa og hans kollega ved IoA, Dr. Giovanni Miniutti, presenterer dette resultatet i dag under en nettbasert pressekonferanse i New Orleans på møtet med High Energy Astrophysics Division i American Astronomical Society. Dr. Andrew Fabian fra IoA blir med dem på en artikkel som vises i en kommende utgave av Monthly Notices of Royal Astronomical Society. Dataene er fra Det europeiske romfartsorganets XMM-Newton-observatorium.
Teamet studerte en galakse med navnet NGC 3516, omtrent 100 millioner lysår unna i stjernebildet Ursa Major, hjem til Big Dipper (eller plogen). Denne galaksen antas å ha et supermassivt svart hull i kjernen. Gass i denne sentrale regionen lyser i røntgenstråling når den varmes opp til millioner av grader under kraften fra det sorte hullets tyngdekraft.
XMM-Newton fanget spektrale trekk fra lys rundt det sorte hullet, vist på en spektrograf med pigger som indikerer visse energinivåer, som ligner utseende til de skarpe linjene i et kardiograf. Under den daglige observasjonen fanget XMM en bluss fra opphisset gass som kretset rundt det svarte hullet mens det pisket rundt fire ganger. Dette var den avgjørende informasjonen som trengs for å måle svart hullmassen.
Forskerne visste allerede avstanden til gassen fra det sorte hullet fra dets spektrale trekk. (Omfanget av gravitasjonsrødforskyvning, eller energitømming avslørt av spektrallinjen, er relatert til hvor nær en gjenstand er til et svart hull.) Med en bane tid og avstand, kunne forskerne pinne ned en massemåling - mellom 10 millioner og 50 millioner solmasser, i samsvar med verdier oppnådd med andre teknikker.
Mens beregningen er enkel, er analysen for å forstå omløpsperioden til en røntgenfluss ny og intrikat. I hovedsak oppdaget forskerne en syklus gjentatt fire ganger: en modulasjon i lysets intensitet ledsaget av en svingning i lysets energi. Energien og syklusen som observeres passet profilen til lys gravitasjonsmessig rødforskyvet (tyngdekraften stjeler energi) og Doppler forskjøvet seg (en økning og tap i energi når kretsende materie beveger seg mot og bort fra oss).
Analyseteknikken innebærer, til vitenskapsteamets overraskelse, at den nåværende generasjonen røntgenobservatorier kan oppnå betydelige gevinster i måling av svart hullmasse, om enn med lange observasjoner og svart hullsystemer med langvarige fakler. På grunnlag av denne informasjonen kan foreslåtte oppdrag som Constellation-X eller XEUS gjøre dypere inngrep for å teste Einsteins matte i laboratoriet for ekstrem tyngdekraft.
Original kilde: Institute of Astronomy News Release
