Черните дупки са космически обекти с такава страховита плътност, че дори светлината не може да избяга от екстремните си „гравитационни нокти“. Но това, че са невидими, не означава, че не можем да намерим начини да ги наблюдаваме.
Този път астрономите са начертали контурите на свръхмасивен водовъртеж в галактиката IRAS 13224-3809, намерена в съзвездието Кентавър, на около 1 милиард светлинни години от Земята.
За да постигнат това, изследователите са използвали наблюдения върху нарастващата черна дупка, направени от рентгеновата обсерватория XMM-Newton на Европейската космическа агенция (ESA).
Ето как работи акрецията: Тъй като материята в космоса се привлича от черната дупка, тя достига толкова високи скорости, че спираловидният материал се загрява, достигайки температури от милиони градуси (и дори по-високи).
Този прегрял вихър създава радиация, която може да бъде открита от космическите телескопи, когато рентгеновите лъчи се сблъскат и отразят газовите частици в близост до вихъра.
Учените казват, че наблюдението на тези взаимодействия е аналогично на ехото и по същия начин, по който звуковите реверберации могат да ни информират за формата и структурата на триизмерните пространства, така че „светлинните ехота“ също могат да разкрият невидимата форма на свръхмасивните черни дупки.
Черна дупка, захранваща се с околния газ с коронални вибрации. (ESA)
„По същия начин можем да наблюдаваме как рентгеновите ехо се разпространяват в близост до черната дупка, за да начертаят геометрията на региона и състоянието на клъстера на материята, преди тя да изчезне в сингулярността“, обяснява астрофизикът Уилям Олстън от университета в Кеймбридж.
“Изглежда като космическо ехо местоположение.”
Техника, наречена рентгеново реверберационно картографиране, не е нова, но се развива. Леките ехото бяха получени от Олстън и неговия екип от над 23 дни наблюдение на IRAS 13224-3809.
По този начин те видяха нещо, което не очакваха да видят: короната на черната дупка – област от много горещи електрони, надвиснали над акреционния диск на обекта – рязко пламна, яркостта му се промени 50 пъти само за няколко часа.
„С преоразмеряването на короната светлинното ехо се променя, сякаш таванът на къща се движи нагоре и надолу, променяйки звука на гласа ви“, казва Алстън.
“Чрез проследяването на светлинното ехо успяхме да видим тази променяща се корона и – още по-интересно – да получим много по-добри стойности за масата и въртенето на черната дупка, отколкото бихме могли да определим, ако короната не се е променила по размер.”
Този поглед върху свръхмасивната черна дупка IRAS 13224-3809 може да е безпрецедентен по отношение на детайлите.
Сега изследователите се надяват да използват същия метод за изучаване на физиката на черните дупки в много други далечни галактики. Стотици свръхмасивни черни дупки са в обсега на XMM-Newton и повече ще се появят, когато спътникът на ESA Athena излезе в орбита през 2031 година.
Какво ще ни кажат тези въртящи се вихри, предстои да видим, но изглежда, че сме на прага на някои невероятни открития.
Откритията се съобщават на Nature Astronomy.
Източници: Снимка: ESA
