Черные дыры определены всего двумя простыми особенностями: масса и вращение. В то время как астрономы долго были в состоянии измерить массы черной дыры очень эффективно, определение, что их вращения были намного более трудными.В прошлое десятилетие астрономы создали способы оценить вращения для черных дыр на расстояниях, больше, чем несколько миллиардов световых лет далеко, подразумевая, что мы видим регион вокруг черных дыр, как они были миллиарды лет назад. Однако определение вращений этих отдаленных черных дыр включает несколько шагов, которые полагаются друг на друга.
«Мы хотим быть в состоянии исключить среднего человека, если можно так выразиться, определения вращений черных дыр через вселенную», сказали Реалы Рубенса Мичиганского университета в Анн-Арборе, который привел статью, описывающую этот результат, который был издан онлайн в среду в журнале Nature.Реалы и его коллеги определили вращение суперкрупной черной дыры, которая тянет в окружающем газе, производя чрезвычайно яркий квазар, известный как RX J1131-1231 (RX J1131, если коротко).
Из-за случайного выравнивания искажение пространства-времени полем тяготения гигантской эллиптической галактики вдоль угла обзора к квазару действует как гравитационная линза, которая увеличивает свет от квазара. Гравитационный lensing, сначала предсказанный Эйнштейном, предлагает редкую возможность изучить самый внутренний регион в отдаленных квазарах, действуя как естественный телескоп и увеличивая свет из этих источников.«Из-за этой гравитационной линзы мы смогли получить очень подробную информацию о спектре рентгена – то есть, сумма рентгена, замеченного в различных энергиях – от RX J1131», сказал соавтор Марк Рейнольдс также Мичигана. «Это в свою очередь позволило нам получать очень точную стоимость для того, как быстро черная дыра вращается».
Рентген произведен, когда циркулирующий диск прироста газа и пыли, которая окружает черную дыру, создает облако многомиллионной степени или корону около черной дыры. Рентген от этой короны размышляет от внутреннего края диска прироста. Сильные гравитационные силы около черной дыры изменяют отраженный спектр рентгена. Чем больше изменение в спектре, тем ближе внутренний край диска должен быть к черной дыре.
«Мы оцениваем, что рентген прибывает из региона в диске, расположенном только приблизительно три раза радиус горизонта событий, точки невозврата для вопроса infalling», сказал Джон М. Миллер Мичигана, другой автор на бумаге. «Черная дыра должна вращаться чрезвычайно быстро, чтобы позволить диску выживать в таком маленьком радиусе».Например, вращающаяся черная дыра тянет пространство вокруг с ним и позволяет вопросу двигаться по кругу ближе к черной дыре, чем возможно для не вращающейся черной дыры.
Измеряя вращение отдаленных исследователей черных дыр обнаруживают важные подсказки о том, как эти объекты растут со временем. Если черные дыры растут, главным образом, от столкновений и слияний между галактиками, они должны накопить материал в устойчивом диске, и устойчивая поставка нового материала от диска должна привести к быстрому вращению черных дыр. Напротив, если черные дыры вырастут через многие маленькие эпизоды прироста, они накопят материал от случайных направлений. Как веселое вращаются, который выдвинут и назад и вперед, это заставило бы черную дыру вращаться более медленно.
Открытие, что черная дыра в RX J1131 вращается с более чем половиной скорости света, предполагает, что эта черная дыра, наблюдаемая на расстоянии шести миллиардов световых годов, соответствуя возрасту спустя приблизительно 7,7 миллиардов лет после Большого взрыва, выросла через слияния, вместо того, чтобы втянуть материал от различных направлений.Способность измерить вращение черной дыры по большому спектру космического времени должна позволить непосредственно учиться, развивается ли черная дыра по приблизительно тому же самому уровню как его галактика хозяина. Измерение вращения черной дыры RX J1131-1231 – главный шаг вдоль того пути и демонстрирует технику для сборки образца отдаленных суперкрупных черных дыр с текущими обсерваториями рентгена.До объявления об этой работе самые отдаленные черные дыры с прямыми оценками вращения были расположены 2,5 миллиарда и 4,7 миллиарда световых лет далеко.
Центр космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, Алабама, управляет программой Чандры для Научного Управления Миссии НАСА в Вашингтоне. Смитсоновская Астрофизическая Обсерватория в Кембридже, Массачусетс, управляет наукой Чандры и выполнением рейсов.
Для дополнительного интерактивного изображения, подкаста и видео на открытии, посещении: http://chandra.si.eduДля изображений Чандры, мультимедийных и связанных материалов, посещения: http://www.nasa.gov/chandra