Ολόκληρος ο ουρανός είναι γεμάτος με μια διάχυτη, υψηλής ενέργειας λάμψη: το κοσμικό υπόβαθρο ακτίνων Χ. Τα τελευταία χρόνια οι αστρονόμοι μπορούσαν να δείξουν, ότι αυτή η ακτινοβολία μπορεί σχεδόν να συσχετιστεί με μεμονωμένα αντικείμενα. Ομοίως, ο Galileo Galilei στις αρχές του 17ου αιώνα μετέτρεψε το φως του Γαλαξία σε μεμονωμένα αστέρια. Το φόντο των ακτίνων Χ προέρχεται από εκατοντάδες εκατομμύρια υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες τροφοδοτούνται από την ύλη στα κέντρα μακρινών γαλαξιακών συστημάτων. Επειδή οι Μαύρες Τρύπες αυξάνουν τη μάζα, τις παρατηρούμε στο φόντο των ακτίνων Χ κατά τη φάση ανάπτυξής τους. Στο σημερινό Σύμπαν, μαζικές Μαύρες Τρύπες βρίσκονται στα κέντρα σχεδόν όλων των κοντινών γαλαξιών.
Όταν η ύλη σπρώχνει κάτω από την άβυσσο μιας Μαύρης Τρύπας, περιστρέφεται γύρω από το κοσμικό maelstrom σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και θερμαίνεται τόσο έντονα, που εκπέμπει την «τελευταία κραυγή βοήθειας» με τη μορφή ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας, πριν εξαφανίζεται για πάντα. Επομένως, οι υποτιθέμενες αόρατες μαύρες τρύπες είναι από τα πιο φωτεινά αντικείμενα του σύμπαντος, εάν τροφοδοτούνται καλά στα κέντρα των λεγόμενων ενεργών γαλαξιών. Τα χημικά στοιχεία θερμότητας στην ύλη εκπέμπουν ακτίνες Χ με χαρακτηριστικό μήκος κύματος και μπορούν επομένως να αναγνωριστούν μέσω του φασματικού τους αποτυπώματος. Τα άτομα του στοιχείου σιδήρου είναι ένα ιδιαίτερα χρήσιμο διαγνωστικό εργαλείο, επειδή αυτό το μέταλλο είναι πιο άφθονο στον Κόσμο και ακτινοβολεί πιο έντονα σε υψηλές θερμοκρασίες.
Με παρόμοιο τρόπο με τις παγίδες ραντάρ, με τις οποίες η αστυνομία αναγνωρίζει τα αυτοκίνητα που επιταχύνουν, οι σχετικιστικές ταχύτητες των ατόμων σιδήρου που περιβάλλουν τη Μαύρη Τρύπα μπορούν να μετρηθούν μέσω μιας μετατόπισης στο μήκος κύματος του φωτός τους. Μέσω ενός συνδυασμού των εφέ που προβλέπονται από την ειδική και γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, ωστόσο, ένα χαρακτηριστικό διευρυμένο, ασύμμετρο προφίλ γραμμής, δηλ. Ένα λερωμένο δακτυλικό αποτύπωμα αναμένεται στο φως ακτίνων Χ των Μαύρων Τρύπων. Η ειδική σχετικότητα υποστηρίζει ότι τα κινούμενα ρολόγια λειτουργούν αργά και η γενική σχετικότητα προβλέπει ότι τα ρολόγια λειτουργούν αργά κοντά σε μεγάλες μάζες. Και τα δύο εφέ οδηγούν σε μετατόπιση του φωτός που εκπέμπεται από άτομα σιδήρου στο μεγαλύτερο μήκος κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Ωστόσο, αν παρατηρήσουμε ότι το θέμα περιστρέφεται στον αποκαλούμενο "δίσκο προσαύξησης" (Εικ. 1) από το πλάι, το φως από τα άτομα που κινούνται προς εμάς φαίνεται να μετατοπίζεται σε μικρότερα μήκη κύματος και πολύ πιο φωτεινό από αυτό που απομακρύνεται από εμάς. Αυτά τα αποτελέσματα της σχετικότητας είναι ισχυρότερα, όσο πιο κοντά το θέμα φτάνει στη μαύρη τρύπα. Λόγω της καμπύλης χωροχρόνου είναι οι ισχυρότερες σε γρήγορες περιστρεφόμενες Μαύρες τρύπες. Τα τελευταία χρόνια, μετρήσεις σχετικιστικών σιδερένιων γραμμών ήταν δυνατές σε μερικούς κοντινούς γαλαξίες - για πρώτη φορά το 1995 με τον ιαπωνικό δορυφόρο ASCA.
Τώρα οι ερευνητές γύρω από το Gther Nasing Hasinger του Max-Planck-Institute for extraterrestrial Physics, από κοινού με την ομάδα των Xavier Barcons στο ισπανικό Instituto de Fica s Cantabria στο Santander και τον Andy Fabian στο Ινστιτούτο Αστρονομίας στο Cambridge του Ηνωμένου Βασιλείου έχουν ανακαλύψει το σχετικιστικώς λερωμένο δακτυλικό αποτύπωμα ατόμων σιδήρου στο μέσο φως ακτίνων Χ περίπου 100 απομακρυσμένων Μαύρων οπών του φόντου των ακτίνων Χ (Εικ. 2). Οι αστροφυσικοί χρησιμοποίησαν το παρατηρητήριο ακτίνων Χ XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος ESA. Έδειξαν το όργανο σε ένα πεδίο στον αστερισμό Big Dipper για περισσότερες από 500 ώρες και ανακάλυψαν αρκετές εκατοντάδες αδύναμες πηγές ακτίνων Χ.
Λόγω της επέκτασης του Σύμπαντος οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς με μια ταχύτητα που αυξάνεται με την απόστασή τους και έτσι οι φασματικές τους γραμμές εμφανίζονται όλες σε διαφορετικό μήκος κύματος. οι αστρονόμοι έπρεπε πρώτα να διορθώσουν το φως ακτίνων Χ όλων των αντικειμένων στο υπόλοιπο πλαίσιο του Γαλαξία. Οι απαραίτητες μετρήσεις απόστασης για περισσότερα από 100 αντικείμενα λήφθηκαν με το American Keck-Telescope. Αφού πρόσθεσαν το φως από όλα τα αντικείμενα, οι ερευνητές εξεπλάγησαν πολύ για το απροσδόκητα μεγάλο σήμα και το χαρακτηριστικά διευρυμένο σχήμα της γραμμής σιδήρου.
Από την ένταση του σήματος συνήγαγαν το κλάσμα των ατόμων σιδήρου στην αυξημένη ύλη. Παραδόξως, η χημική αφθονία του σιδήρου στη «διατροφή» αυτών των σχετικά νέων Μαύρων Τρύπων είναι περίπου τρεις φορές υψηλότερη από το ηλιακό μας σύστημα, το οποίο είχε δημιουργηθεί σημαντικά αργότερα. Τα κέντρα των γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν πρέπει επομένως να είχαν μια ιδιαίτερα αποτελεσματική μέθοδο για την παραγωγή σιδήρου, πιθανώς επειδή η βίαιη δραστηριότητα σχηματισμού αστεριών «αναπαράγει» τα χημικά στοιχεία μάλλον γρήγορα στους ενεργούς γαλαξίες. Το πλάτος της γραμμής έδειξε ότι τα άτομα σιδήρου πρέπει να ακτινοβολούν μάλλον κοντά στη μαύρη τρύπα, σύμφωνα με τις γρήγορα περιστρεφόμενες Μαύρες τρύπες. Αυτό το συμπέρασμα εντοπίζεται επίσης έμμεσα από άλλες ομάδες, οι οποίες συνέκριναν την ενέργεια στο παρασκήνιο ακτίνων Χ με τη συνολική μάζα των «αδρανείς» Μαύρες Τρύπες σε κοντινούς γαλαξίες.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Max Planck Society
Θέλετε να ενημερώσετε το φόντο της επιφάνειας εργασίας του υπολογιστή σας; Εδώ είναι μερικές μαύρες εικόνες φόντου.
