Подобно на водовъртежите в земните океани, въртенето на черните дупки в космическото пространство създава около тях вихрушки. Различното, обаче е, че черните дупки не формират фунии от въздух или вода. Те генерират дискове от газ и прах, които се загряват до хиляди милиони градуси и засияват в рентгеновия диапазон на спектъра.
Астрономи са създали нов метод, чрез който могат да определят скоростта на въртене на пет свръхмасивни черни дупки. За целта използват рентгеновата космическа обсерватория на NASA “Чандра“ и донякъде късметът на случайността в подреждането на обектите, които отстоят на милиарди светлинни години от нас. При един от наблюдаваните обекти, материята в космическия вихър се движи около черната дупка, която го поражда, със скорост, достигаща до около 70% от скоростта на светлината.
Астрономите се възползват от природния феномен, който се нарича гравитационна лупа. Само при подходящо „подравняване“, усукването на пространство-времето, породено от масивен обект, какъвто например е голяма галактика, може да се получи ефектът на „увеличително стъкло“ и мултиплициране на образа на далечни обекти – феномен, който теорията на Айнщайн описва първо теоретично, преди да бъде реално наблюдаван с помощта на съвременните инструменти.
В конкретното изследване, астрономите с помощта на „Чандра“ и ефекта на гравитационната лупа, провеждат наблюдения на шест квазара - свръхмасивни черни дупки, които бързо засмукват материята от заобикалящите ги акреционни дискове. Ефектът на гравитационната лупа, породен от „намесата“ на масивна галактика, която се намира точно между нас и всеки от квазарите, е мултиплицирал образа им. На изображенията, заснети от „Чандра“, са четири от квазарите. За да бъдат разделени всеки от мултиплицираните образи, породени от гравитационната лупа, от голямо значение е способността на „Чандра“ да работи с много висока резолюция.
Основният принос на учените, извършили изследването, се състои в това, че са успели да се възползват от „микроувеличението“, което е дело на отделните звезди в галактиката, играеща роля на „увеличително стъкло“. По този начин учените са си осигурили допълнително увеличение на емисиите от квазара. По-голямото увеличение означава, че в реалността по-малка е областта, която емитира рентгеновите лъчи.
След това учените се възползват от свойството на въртяща се черна дупка, да увлича околното пространство към себе си, позволявайки на материята да се доближи на много по-малко разстояние, отколкото при черни дупки без ротация. От двете – по-голямото увеличение съответства на по-малък регион на емитиране на рентгенови лъчи и по-близкото притегляне на материята – следва, че по-малък регион на емитиране отговаря на по-близка орбита, а това обикновено означава, че черната дупка се върти с по-висока скорост. Авторите на изследването, на база анализа на ефекта на микроувеличение стигат до извода, че рентгеновите лъчи, които са регистрирали по време на наблюденията, се пораждат от толкова малки области, че би следвало черните дупки да се въртят изключително бързо.
Резултатите показват, че една от черните дупки от „увеличения квазар“, наречен „Кръст на Айнщайн“, се върти с или почти с максимално възможна скорост. Това съответства на скоростта на светлината за хоризонта на събитията – мястото около черна дупка, след преминаването на което нищо не е в състояние да се завърне в реалната Вселена (светлината за един час изминава приблизително дистанция от 1 079 252 848 километра). Четири от другите черни дупки, обект на изследването, се въртят със скорости средно наполовина по-ниски от тази на „рекордьора“. За шестия обект учените не са успели да изчислят скоростта на въртене.
За „Кръста на Айнщайн“ рентгеновите емисии се пораждат от част от акреционния диска, която е по-малка от два пъти и половина от размера на хоризонта на събитията. За останалите 4 квазара рентгеновите лъчи се излъчват от региони с четири до пет пъти по-големи по размер от хоризонта на събитията.
Какво прави възможно тези черни дупки да се въртят с такива огромни скорости? Учените предполагат, че тези свръхмасивни черни дупки са натрупали масата си в продължение на милиарди години, като са увличали материя от акреционния диск, чиито посока на въртене и ориентация са сходни с тези на масивното чудовище. Подобно на въртележка, която продължавате да тласкате в една и съща посока в подходящия момент, така и черните дупки могат продължително да натрупват скорост във въртенето си.
Рентгеновите емисии, които са регистрирани от „Чандра“, се пораждат, когато акреционният диск около черна дупка, формира нагрят до много милиони градуси облак или корона над диска, в близост до черната дупка. Рентгеновите лъчи от короната отразяват вътрешния ръб на акреционния диск, а силните гравитационни сили в близост до черната дупка изкривяват спектъра на отразените рентгенови емисии. Казано по друг начин, големите изкривявания, наблюдавани в рентгеновия диапазон на квазарите, обект на изследването, означават, че вътрешния ръб на акреционния диск се намира близо до черните дупки. А това се явява като още едно доказателство, че черните дупки би трябвало да се въртят много бързо.
Квазарите, наблюдавани в това изследване, се намират на дистанция между 8,8 и 10,9 милиарда светлинни години от Земята. Черните дупки са с маса между 160 и 500 милиона пъти по-голяма от масата на Слънцето. Наблюденията на тези квазари с ефект на гравитационна лупа са най-продължителните, извършвани досега с помощта на „Чандра“ – общото време на експозицията варира между 1,7 и 5,4 денонощия.
Цялото изследване е публикувано в The Astrophysical Journal.
-----------
За още новини харесайте страницата ни във Facebook>>>
0 коментара:
Публикуване на коментар