Czarne dziury to obiekty kosmiczne o tak ogromnej gęstości, że nawet światło nie może uciec z ich skrajnych „grawitacyjnych pazurów”. Ale tylko dlatego, że są niewidoczne, nie oznacza, że nie możemy znaleźć sposobu, aby je obserwować.
Tym razem astronomowie sporządzili mapę konturów supermasywnego wiru w galaktyce IRAS 13224-3809, znalezionej w konstelacji Centaura, około 1 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Aby to osiągnąć, naukowcy wykorzystali obserwacje akreującej czarnej dziury wykonane przez obserwatorium rentgenowskie XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).
Oto jak działa akrecja: ponieważ czarna dziura przyciąga materię w przestrzeni, osiąga tak duże prędkości, że materiał spiralny nagrzewa się, osiągając temperaturę milionów stopni (a nawet wyższą).
Ten przegrzany wir wytwarza promieniowanie, które może zostać wykryte przez teleskopy kosmiczne, gdy promienie rentgenowskie zderzają się i odbijają cząsteczki gazu w pobliżu wiru.
Naukowcy twierdzą, że obserwowanie tych interakcji jest analogiczne do echa i w podobny sposób, w jaki pogłosy dźwiękowe mogą informować nas o kształcie i strukturze trójwymiarowych przestrzeni, tak że „echa świetlne” mogą również ujawnić niewidoczny kształt supermasywnych czarnych dziur.
Czarna dziura żywiąca się otaczającym gazem, z wibracjami koronalnymi. (ESA)
„Podobnie możemy obserwować, jak echo rentgenowskie rozchodzi się w pobliżu czarnej dziury, aby zmapować geometrię regionu i stan gromady materii, zanim zniknie ona w osobliwości” – wyjaśnia astrofizyk William Allston z University of Cambridge.
„Wygląda jak kosmiczne echo”.
Technika zwana mapowaniem pogłosu rentgenowskiego nie jest nowa, ale ewoluuje. Lekkie echa zostały odebrane przez Ollstonowi i jego zespołowi z ponad 23 dniowej obserwacji IRAS 13224-3809.
Robiąc to, zobaczyli coś, czego nie spodziewali się zobaczyć: korona czarnej dziury – obszar bardzo gorących elektronów unoszących się nad dyskiem akrecyjnym obiektu – stanęła w płomieniach, a jej jasność zmieniła się 50 razy w ciągu zaledwie kilku godzin.
„Wraz ze zmianą rozmiaru korony zmienia się echo światła, tak jakby sufit domu poruszał się w górę iw dół, zmieniając brzmienie twojego głosu” – mówi Alston.
„Śledząc echo świetlne, byliśmy w stanie zobaczyć tę zmieniającą się koronę i – co jeszcze bardziej interesujące – uzyskać znacznie lepsze wartości masy i rotacji czarnej dziury, niż moglibyśmy określić, gdyby korona nie zmieniła rozmiaru”.
To spojrzenie na supermasywną czarną dziurę IRAS 13224-3809 może być niespotykane pod względem szczegółów.
Naukowcy mają teraz nadzieję, że wykorzystają tę samą metodę do badania fizyki czarnych dziur w wielu innych odległych galaktykach. Setki supermasywnych czarnych dziur znajdują się w zasięgu XMM-Newton, a kolejne pojawią się w zasięgu wzroku, gdy satelita ESA Athena wejdzie na orbitę w 2031 roku.
To, co mówią nam te wirujące wiry, okaże się, ale wygląda na to, że jesteśmy u progu niesamowitych odkryć.
Odkrycia są zgłaszane do Nature Astronomy.
Źródła: Zdjęcie: ESA
