Οι επιστήμονες ένωσαν μαζί το ταξίδι μιας δέσμης καταδικασμένης ύλης καθώς περιστράφηκε σε μια μαύρη τρύπα τέσσερις φορές, μια πρώτη παρατήρηση. Η τεχνική τους παρέχει μια νέα μέθοδο μέτρησης της μάζας μιας μαύρης τρύπας. και αυτό μπορεί να επιτρέψει τη δοκιμή της θεωρίας της βαρύτητας του Αϊνστάιν σε βαθμό που είναι λίγες πιθανές.
Μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Kazushi Iwasawa στο Ινστιτούτο Αστρονομίας (IoA) στο Cambridge της Αγγλίας, ακολούθησε το ίχνος ζεστού αερίου κατά τη διάρκεια μιας ημέρας καθώς κτύπησε γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα περίπου στην ίδια απόσταση η Γη περιστρέφεται γύρω από την Ήλιος. Επιταχυνόταν από την ακραία βαρύτητα της μαύρης τρύπας, ωστόσο, η τροχιά χρειάστηκε περίπου το ένα τέταρτο της ημέρας αντί ενός έτους.
Οι επιστήμονες θα μπορούσαν να υπολογίσουν τη μάζα της μαύρης τρύπας συνδέοντας τις μετρήσεις για την ενέργεια του φωτός, την απόστασή του από τη μαύρη τρύπα και τον χρόνο που χρειάστηκε για να περιστρέψει τη μαύρη τρύπα - έναν γάμο της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν και του παλιού- διαμορφωμένο Keplerian φυσική.
Ο Iwasawa και ο συνάδελφός του στο IoA, ο Δρ. Giovanni Miniutti, παρουσιάζουν αυτό το αποτέλεσμα σήμερα κατά τη διάρκεια συνέντευξης τύπου που βασίζεται στο Διαδίκτυο στη Νέα Ορλεάνη στη συνάντηση του τμήματος υψηλής ενέργειας Αστροφυσικής της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας. Ο Δρ Andrew Fabian του IoA τους συμμετέχει σε ένα άρθρο που δημοσιεύεται σε ένα επερχόμενο τεύχος των Μηνιαίων Ειδοποιήσεων της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας. Τα δεδομένα προέρχονται από το παρατηρητήριο XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος.
Η ομάδα μελέτησε έναν γαλαξία με το όνομα NGC 3516, περίπου 100 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στον αστερισμό Ursa Major, το σπίτι του Big Dipper (ή, το άροτρο). Αυτός ο γαλαξίας θεωρείται ότι φιλοξενεί μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον πυρήνα του. Το αέριο σε αυτήν την κεντρική περιοχή λάμπει σε ακτινοβολία ακτίνων Χ καθώς θερμαίνεται σε εκατομμύρια βαθμούς υπό τη δύναμη της βαρύτητας της μαύρης τρύπας.
Το XMM-Newton κατέγραψε φασματικά χαρακτηριστικά από το φως γύρω από τη μαύρη τρύπα, που εμφανίζεται σε φασματογράφο με αιχμές που δείχνουν ορισμένα επίπεδα ενέργειας, παρόμοια στην εμφάνιση με τις ακανόνιστες γραμμές ενός καρδιογράφου. Κατά τη διάρκεια της καθολικής παρατήρησης, το XMM συνέλαβε μια φωτοβολίδα από ενθουσιασμένο αέριο σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα καθώς κτυπήθηκε περίπου τέσσερις φορές. Αυτό ήταν το κρίσιμο κομμάτι των πληροφοριών που απαιτούνται για τη μέτρηση της μάζας των μαύρων οπών.
Οι επιστήμονες γνώριζαν ήδη την απόσταση του αερίου από τη μαύρη τρύπα από το φασματικό του χαρακτηριστικό. (Η έκταση της βαρυτικής μετατόπισης, ή η διαρροή ενέργειας που αποκαλύπτεται από τη φασματική γραμμή, σχετίζεται με το πόσο κοντά είναι ένα αντικείμενο σε μια μαύρη τρύπα.) Με έναν τροχιακό χρόνο και απόσταση, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να προσδιορίσουν μια μέτρηση μάζας - μεταξύ 10 εκατομμυρίων και 50 εκατομμύρια ηλιακές μάζες, σε συμφωνία με τιμές που λαμβάνονται με άλλες τεχνικές.
Ενώ ο υπολογισμός είναι απλός, η ανάλυση για την κατανόηση της τροχιακής περιόδου μιας αναλαμπής ακτίνων Χ είναι νέα και περίπλοκη. Ουσιαστικά, οι επιστήμονες εντόπισαν έναν κύκλο που επαναλήφθηκε τέσσερις φορές: μια διαμόρφωση στην ένταση του φωτός συνοδευόμενη από μια ταλάντωση στην ενέργεια του φωτός. Η ενέργεια και ο κύκλος που παρατηρήθηκαν ταιριάζουν με το προφίλ του φωτός που μετατοπίζεται με βαρύτητα (ενέργεια κλοπής βαρύτητας) και το Doppler μετατοπίστηκε (κέρδος και απώλεια ενέργειας καθώς η ύλη σε τροχιά κινείται προς και μακριά από εμάς).
Η τεχνική ανάλυσης συνεπάγεται, για την έκπληξη αυτής της επιστημονικής ομάδας, ότι η σημερινή γενιά παρατηρητηρίων ακτίνων Χ μπορεί να έχει σημαντικά οφέλη στη μέτρηση της μάζας των μαύρων οπών, αν και με μεγάλες παρατηρήσεις και συστήματα μαύρων οπών με μακροχρόνιες εκλάμψεις. Με βάση αυτές τις πληροφορίες, οι προτεινόμενες αποστολές όπως το Constellation-X ή το XEUS μπορούν να κάνουν βαθύτερες εξελίξεις στη δοκιμή των μαθηματικών του Einstein στο εργαστήριο ακραίας βαρύτητας.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο Τύπου Ινστιτούτου Αστρονομίας
