Hvordan er miljøet rundt et svart hull egentlig? Astronomer får en bedre idé ved å observere lyset som kommer fra skiltingsplaten som omgir svarte hull. Lyset er ikke konstant - det blusser, sputter og gnister - og denne flimringen gir ny og overraskende innsikt i den enorme energimengden som kommer fra svarte hull. Ved å kartlegge hvor godt variasjonene i synlig lys stemmer overens med de i røntgenstråler på veldig korte tidsskalaer, har astronomer vist at magnetiske felt må spille en avgjørende rolle for måten sorte hull svelger materie på.
"Den raske flimringen av lys fra et svart hull observeres ofte ved røntgenbølgelengder," sier Poshak Gandhi, som ledet det internasjonale teamet som rapporterer disse resultatene. "Denne nye studien er en av bare en håndfull hittil som også utforsker de raske variasjonene i synlig lys, og viktigst av alt hvordan disse svingningene forholder seg til røntgenstråler."
Observasjonene sporet av flimringen av de svarte hullene samtidig ved å bruke to forskjellige instrumenter, ett på bakken og ett i verdensrommet. Røntgendata ble tatt ved hjelp av NASAs Rossi X-ray Timing Explorer-satellitt. Det synlige lyset ble samlet med høyhastighetskameraet ULTRACAM, et besøksinstrument på ESOs Very Large Telescope (VLT), og tok opp til 20 bilder i sekundet. ULTRACAM ble utviklet av teammedlemmene Vik Dhillon og Tom Marsh. "Dette er blant de raskeste observasjonene av et svart hull som noen gang er oppnådd med et stort optisk teleskop," sier Dhillon.
Til sin overraskelse oppdaget astronomer at lysstyrkessvingningene i det synlige lyset var enda raskere enn de som ble sett i røntgenstråler. I tillegg ble synliglys- og røntgenvariasjoner ikke funnet samtidig, men å følge et gjentatt og bemerkelsesverdig mønster: rett før en røntgenstråling lyser det synlige lyset, og deretter bølger det til en lysglimt for en bitteliten brøkdel av et sekund før den raskt avtar igjen.
Se en film med svingningene.
Ingen av denne strålingen kommer direkte fra det sorte hullet, men fra de intense energistrømmene av elektrisk ladet materiale i nærheten. Miljøet til et svart hull blir stadig omformet av konkurrerende krefter som tyngdekraft, magnetisme og eksplosivt trykk. Som et resultat varierer lys som sendes ut fra de varme strømmen av materie i lysstyrke på en forvirret og tilfeldig måte. "Men mønsteret som er funnet i denne nye studien har en stabil struktur som skiller seg ut midt i en ellers kaotisk variabilitet, og så kan det gi viktige ledetråder om de dominerende underliggende fysiske prosessene i aksjon," sier teammedlem Andy Fabian.
Utslippet fra synlig lys fra nabolagene til sorte hull ble antatt å være en sekundær effekt, med et primært røntgenutbrudd som opplyste den omliggende gassen som deretter lyste i det synlige området. Men hvis dette var tilfelle, ville eventuelle variasjoner i synlig lys henge etter røntgenvariabelen, og ville være mye tregere å toppe og visne bort. "Det raske synlige lyset som nå ble oppdaget utelukker umiddelbart dette scenariet for begge systemene som er studert," hevder Gandhi. "I stedet må variasjonene i røntgen og synlig lysutgang ha noen felles opprinnelse, og en veldig nær selve det sorte hullet."
Sterke magnetfelt representerer den beste kandidaten for den dominerende fysiske prosessen. De kan fungere som et reservoar og kan suge opp energien som frigjøres i nærheten av det sorte hullet, og lagre det til det kan slippes ut enten som varmt (flere millioner grader) røntgenstrålende plasma, eller som strømmer av ladde partikler som reiser nær lysets hastighet. Fordelingen av energi i disse to komponentene kan resultere i det karakteristiske mønsteret for røntgen og variabelt synlig lys.
Artikler om denne forskningen: Her og her
Kilde: ESO
