Întregul cer este plin cu o strălucire difuză, cu energie ridicată: fundalul cu raze X cosmice. În ultimii ani, astronomii au putut demonstra că această radiație poate fi asociată aproape complet cu obiecte individuale. În mod similar, Galileo Galilei la începutul secolului al XVII-lea a rezolvat lumina Căii Lactee în stele individuale. Fundalul de raze X își are originea în sute de milioane de găuri negre super-masive, care se alimentează din materie în centrele sistemelor galaxiei îndepărtate. Deoarece găurile negre cresc masa, le observăm pe fundalul de raze X în faza de creștere. În Universul de astăzi, găurile negre masive se găsesc în centrele practicilor tuturor galaxiilor din apropiere.
Atunci când materia coboară pe abisul unui Gură Neagră, aceasta se deplasează în jurul corpului cosmic cosmic aproape cu viteza luminii și se încălzește atât de puternic, încât își emite „ultimul strigăt de ajutor” sub formă de radiații cu energie mare, înainte dispare pentru totdeauna. Prin urmare, Gurile Negre putativ invizibile sunt printre cele mai luminoase obiecte din univers, dacă sunt alimentate bine în centrele așa-numitelor galaxii active. Elementele chimice calice din materie emit raze X cu lungimea de undă caracteristică și pot fi, prin urmare, identificate prin amprenta lor spectrală. Atomii fierului elementului sunt un instrument de diagnostic deosebit de util, deoarece acest metal este cel mai abundent în cosmos și radiază cel mai intens la temperaturi ridicate.
Într-un mod asemănător cu capcanele radarului, cu care poliția identifică mașinile în viteză, viteza relativistă a atomilor de fier care înconjoară Gaura Neagră poate fi măsurată printr-o schimbare în lungimea de undă a luminii lor. Cu ajutorul unei combinații a efectelor prezise de teoria specială și generală a relativității a lui Einstein, cu toate acestea, un profil de linie asimetric lărgit în mod caracteristic, adică este prevăzută o amprentă frântă în lumina cu raze X a găurilor negre. Relativitatea specială postulează că ceasurile în mișcare rulează lent, iar relativitatea generală prevede că ceasurile rulează lent în vecinătatea maselor mari. Ambele efecte duc la o mutare a luminii emise de atomii de fier în partea de lungime de undă mai lungă a spectrului electromagnetic. Cu toate acestea, dacă observăm materia care înconjoară așa-numitul „disc de acreție” (Fig. 1) din lateral, lumina de la atomi care se îndreaptă spre noi pare deplasată la lungimi de undă mai scurte și mult mai strălucitoare decât cea care se îndepărtează de noi. Aceste efecte ale relativității sunt mai puternice, cu cât materia ajunge mai aproape de gaura neagră. Datorită spațiului curbat, acestea sunt cele mai puternice în găurile negre cu rotire rapidă. În anii trecuți, măsurătorile liniilor relativiste de fier au fost posibile în câteva galaxii din apropiere - pentru prima dată în 1995 cu ajutorul satelitului japonez ASCA.
Acum, cercetătorii din jurul G? Nther Hasinger din Max-Planck-Institutul de Fizică extraterestră, împreună cu grupul lui Xavier Barcons de la Institutul Spaniol de Fica din Cantabria din Santander și Andy Fabian de la Institutul de Astronomie din Cambridge, Marea Britanie au descoperit amprenta relativistică a atomilor de fier în lumina medie a radiografiei de aproximativ 100 de găuri negre îndepărtate de fundal cu raze X (Fig. 2). Astrofizicienii au utilizat observatorul cu raze X XMM-Newton al Agenției Spațiale Europene ESA. Ei au îndreptat instrumentul către un câmp din constelația Big Dipper pentru mai mult de 500 de ore și au descoperit câteva sute de surse de raze X slabe.
Din cauza expansiunii Universului, galaxiile se îndepărtează de noi, cu o viteză crescândă cu distanța lor și astfel liniile lor spectrale apar toate la lungimea de undă diferită; astronomii au avut mai întâi să corecteze lumina cu raze X a tuturor obiectelor în cadrul de odihnă al Căii Lactee. Măsurătorile de distanță necesare pentru mai mult de 100 de obiecte au fost obținute cu ajutorul telescopului american Keck. După ce au adăugat lumina din toate obiectele, cercetătorii au fost foarte surprinși de semnalul neașteptat de mare și de forma lărgită caracteristic a liniei de fier.
Din puterea semnalului au dedus fracția de atomi de fier din materia acumulată. Surprinzător, abundența chimică a fierului în „nutriția” acestor găuri negre relativ tinere este de aproximativ trei ori mai mare decât în sistemul nostru solar, care a fost creat semnificativ mai târziu. Prin urmare, centrele galaxiilor din Universul timpuriu trebuie să fi avut o metodă deosebit de eficientă pentru a produce fier, posibil pentru că activitatea de formare a stelelor violente „crește” elementele chimice destul de rapid în galaxiile active. Lățimea liniei indică faptul că atomii de fier trebuie să radiaze destul de aproape de gaura neagră, în concordanță cu găurile negre care se învârt rapid. Această concluzie este, de asemenea, găsită indirect de alte grupuri, care au comparat energia pe fundalul de raze X cu masa totală a găurilor negre „în lat” în galaxiile din apropiere.
Sursa originală: Comunicat de presă al societății Max Planck
Vrei să actualizezi fundalul desktopului computerului? Iată câteva imagini de fundal negru.
