Az egész égbolt diffúz, nagy energiájú ragyogással tele van: a kozmikus röntgen háttér. Az utóbbi években a csillagászok megmutatták, hogy ez a sugárzás szinte teljes egészében az egyes tárgyakhoz társítható. Hasonlóképpen, a Galileo Galilei a 17. század elején a Tejút fényét egyes csillagokká változtatta. A röntgen háttér több száz millió szupermasszív fekete lyukból származik, amelyek az anyag táplálkoznak a távoli galaxisrendszerek központjában. Mivel a fekete lyukak tömeget képeznek, megfigyeljük őket a röntgen háttérben növekedésük fázisában. A mai világegyetemben hatalmas fekete lyukak találhatók gyakorlatilag az összes közeli galaxis központjában.
Amikor az anyag egy fekete lyuk mélységébe rohan, az a kozmikus maelstrom körül szinte a fénysebességgel felgyorsul, és olyan erősen felmelegszik, hogy nagy energiájú sugárzás formájában bocsátja ki „utolsó segítségkiabáját”, mielőtt előtte lenne. eltűnik örökre. Ezért a feltételezett láthatatlan fekete lyukak az univerzum leginkább világító objektumai közé tartoznak, ha jól táplálják őket az úgynevezett aktív galaxisok központjában. Az anyag kémiai cal-elemei jellegzetes hullámhosszúságú röntgen-sugárzást bocsátanak ki, és ezért spektrális ujjlenyomatuk alapján azonosíthatók. A vas elem atomjai különösen hasznos diagnosztikai eszközek, mivel ez a fém a legszélesebb körben a kozmoszban, és a legmagasabb hőmérsékleten sugárzik fel.
A radarcsapdákhoz hasonlóan, amellyel a rendőrség azonosítja a gyorshajtású autókat, a Fekete Lyuk körüli vasatomok relativista sebességét meg lehet mérni fényük hullámhosszának eltolódásával. Az Einstein speciális és általános relativitáselméletében megjósolt hatások kombinációjával azonban jellegzetesen kiszélesített, aszimmetrikus vonalprofil, azaz elkenődött ujjlenyomat várható a fekete lyukak röntgenfényében. A speciális relativitáselmélet azt állítja, hogy a mozgó órák lassan futnak, az általános relativitáselmélet azt feltételezi, hogy az órák lassan futnak nagy tömeg közelében. Mindkét hatás a vasatomok által kibocsátott fény eltolódásához vezet az elektromágneses spektrum hosszabb hullámhosszú részéhez. Ha azonban az anyag úgy néz ki, hogy az úgynevezett „akkumulációs tárcsában” (1. ábra) az oldalról körbe körbejárunk, akkor az felé mutató atomokból származó fény rövidebb hullámhosszra tolódik el, és sokkal világosabb, mint a tőlünk távolodó. A relativitás ezen hatása annál erősebb, minél közelebb kerül az anyag a fekete lyukhoz. Az íves téridő miatt a legerősebbek a gyorsan forgó fekete lyukakban. Az elmúlt években néhány közeli galaxisban lehetséges volt a relativista vasvonal mérése - először 1995-ben a japán ASCA műhold segítségével.
Jelenleg a Max Planck Intézet földönkívüli fizikai intézetének G? Nther Hasinger környékén dolgozó kutatók, a Xavier Barcons csoportjával a Santander Cantabria spanyol intézetében és Andy Fabian a Cambridge-i Csillagászati Intézetben felfedezték a vasatomok relativista módon elkentett ujjlenyomatát a röntgen háttér körülbelül 100 távoli fekete lyukának átlagos röntgenfénnyel (2. ábra). Az asztrofizikusok felhasználták az ESA Európai Űrügynökség XMM-Newton röntgenmegfigyelő központját. Több mint 500 órán át a Big Dipper csillagképben lévő mezőre mutattak, és több száz gyenge röntgenforrást fedeztek fel.
Az univerzum tágulása miatt a galaxisok távolodnak tőlünk, a távolsággal növekvő sebességgel, és így minden spektrális vonaluk különböző hullámhosszon jelenik meg; a csillagászoknak először az összes tárgy röntgenfényét kellett korrigálniuk a Tejút többi keretébe. A több mint 100 tárgyhoz szükséges távolságméréseket az American Keck-Telescope segítségével végeztük el. Miután a tárgyakhoz hozzáadta a fényt, a kutatók nagyon meglepődtek a váratlanul nagy jel és a vasvonal jellegzetesen kibővített alakja miatt.
A jel erősségéből levezetik a vas atomok hányadát az akkumulált anyagban. Meglepő módon a viszonylag fiatal fekete lyukak „táplálékában” a vas kémiai előfordulása körülbelül háromszor magasabb, mint a Naprendszerünkben, amelyet jelentősen később hoztunk létre. Ezért a korai világegyetem galaxisának központjainak különösen hatékony módszerrel kellett rendelkezniük a vas előállítására, valószínűleg azért, mert az erőszakos csillagképző aktivitás az aktív galaxisokban meglehetősen gyorsan „szaporítja” a kémiai elemeket. A vonal szélessége azt jelezte, hogy a vasatomoknak meg kell kissé sugározniuk a fekete lyuk közelében, összhangban a gyorsan forgó fekete lyukakkal. Ezt a következtetést más csoportok is közvetett módon találják meg, akik a röntgen háttér energiáját hasonlították össze a közeli galaxisok „alvó” fekete lyukainak teljes tömegével.
Eredeti forrás: Max Planck Society sajtóközlemény
Szeretné frissíteni a számítógépes asztal hátterét? Íme néhány fekete háttérkép.
