ทั้งท้องฟ้าเต็มไปด้วยแสงที่เปล่งประกายและมีพลังงานสูง: พื้นหลังของเอกภพ X-ray ในปีที่ผ่านมานักดาราศาสตร์สามารถแสดงได้ว่าการแผ่รังสีนี้สามารถสัมพันธ์กับวัตถุส่วนบุคคลได้เกือบทั้งหมด ในทำนองเดียวกันกาลิเลโอกาลิลีในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 ได้แก้ไขแสงของทางช้างเผือกให้กลายเป็นดวงดาวแต่ละดวง พื้นหลังของเอ็กซ์เรย์มีต้นกำเนิดมาจากหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลมหาศาลนับร้อยล้านตัวซึ่งป้อนจากสสารในใจกลางกาแลคซีไกลโพ้น เนื่องจากหลุมดำกำลังเพิ่มมวลเราจึงสังเกตพวกมันในพื้นหลัง X-ray ในช่วงการเจริญเติบโต ในจักรวาลปัจจุบันหลุมดำขนาดใหญ่ถูกพบในใจกลางกาแลคซีใกล้เคียงทั้งหมด
เมื่อสสารไหลลงสู่ก้นบึ้งของหลุมดำมันจะหมุนรอบห้วงอวกาศของจักรวาลเกือบจะด้วยความเร็วของแสงและถูกทำให้ร้อนขึ้นอย่างรุนแรงจนมันเปล่ง "ความช่วยเหลือครั้งสุดท้าย" ในรูปของการแผ่รังสีพลังงานสูงก่อนหน้านั้น หายตัวไปตลอดกาล ดังนั้นหลุมดำที่มองไม่เห็นโดยนัยจึงเป็นวัตถุที่ส่องสว่างที่สุดในเอกภพหากพวกมันได้รับการเลี้ยงดูอย่างดีในศูนย์กลางของกาแลคซีที่ใช้งานอยู่ องค์ประกอบของสารเคมีในสสารที่ปล่อยรังสีเอกซ์ของความยาวคลื่นที่มีลักษณะเฉพาะและสามารถระบุได้ผ่านลายนิ้วมือสเปกตรัม อะตอมของธาตุเหล็กเป็นเครื่องมือในการวินิจฉัยที่มีประโยชน์อย่างยิ่งเพราะโลหะนี้มีมากที่สุดในจักรวาลและแผ่รังสีออกมาอย่างเข้มข้นที่อุณหภูมิสูง
ในลักษณะที่คล้ายกับกับดักเรดาร์ซึ่งตำรวจระบุรถเร่งความเร็วความสัมพันธ์ของอะตอมเหล็กที่หมุนวนรอบหลุมดำสามารถวัดได้ด้วยการเปลี่ยนความยาวคลื่นของแสง จากการรวมกันของผลกระทบที่คาดการณ์ไว้โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทั่วไปของไอน์สไตน์อย่างไรก็ตามโปรไฟล์เส้นแบบอสมมาตรที่กว้างและมีลักษณะเฉพาะนั้นคือลายนิ้วมือเปื้อนคาดว่าจะเกิดขึ้นในแสงเอ็กซ์เรย์ของหลุมดำ สัมพัทธภาพพิเศษสมมุติว่านาฬิกาที่เคลื่อนที่ช้าและสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายว่านาฬิกาวิ่งช้าในบริเวณใกล้เคียงกับมวลขนาดใหญ่ เอฟเฟกต์ทั้งสองนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของแสงที่ปล่อยออกมาจากอะตอมเหล็กเป็นส่วนที่มีความยาวคลื่นนานขึ้นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตามหากเราสังเกตเห็นสิ่งที่วนอยู่ใน "ดิสก์สะสมมวลสาร" (รูปที่ 1) จากด้านข้างแสงจากอะตอมที่วิ่งเข้าหาเราจะเปลี่ยนไปเป็นความยาวคลื่นที่สั้นกว่าและสว่างกว่าที่เคลื่อนที่ออกไปจากเรา ผลของสัมพัทธภาพเหล่านี้แข็งแกร่งขึ้นยิ่งเรื่องเข้าไปใกล้หลุมดำมากขึ้น เนื่องจากกาลอวกาศมีโค้งพวกมันแข็งแกร่งในการหมุนรูดำอย่างรวดเร็ว ในปีที่ผ่านมาการตรวจวัดเส้นเหล็กที่สัมพันธ์กันเป็นไปได้ในกาแลคซีใกล้เคียงบางแห่ง - เป็นครั้งแรกในปี 1995 ด้วยดาวเทียม ASCA ของญี่ปุ่น
ตอนนี้นักวิจัยทั่ว G? nther Hasinger ของ Max-Planck-Institute สำหรับฟิสิกส์นอกโลกร่วมกับกลุ่ม Xavier Barcons ที่ Spanish Instituto de F? sica de Cantabria ใน Santander และ Andy Fabian ที่สถาบันดาราศาสตร์ในเคมบริดจ์สหราชอาณาจักร ได้เปิดเผยลายนิ้วมือที่สัมพันธ์กันของอะตอมเหล็กในแสง X-ray โดยเฉลี่ยประมาณ 100 หลุมดำที่ห่างไกลของพื้นหลัง X-ray (รูปที่ 2) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ใช้ X-ray Observatory XMM-Newton ขององค์การอวกาศยุโรป ESA พวกเขาชี้เครื่องมือไปที่สนามในกลุ่มดาวกระบวยขนาดใหญ่นานกว่า 500 ชั่วโมงและค้นพบแหล่งรังสีเอกซ์ที่อ่อนแอหลายร้อยตัว
เนื่องจากการขยายตัวของเอกภพกาแลคซีจึงย้ายออกไปจากเราด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นตามระยะทางดังนั้นเส้นสเปกตรัมของพวกมันจึงปรากฏในช่วงความยาวคลื่นต่างกัน นักดาราศาสตร์ได้ทำการแก้ไขแสง X-ray ของวัตถุทั้งหมดในกรอบทางช้างเผือกก่อน การวัดระยะทางที่จำเป็นสำหรับวัตถุมากกว่า 100 ชิ้นนั้นได้รับจาก American Keck-Telescope หลังจากเพิ่มแสงจากวัตถุทั้งหมดเข้าด้วยกันแล้วนักวิจัยรู้สึกประหลาดใจอย่างมากกับสัญญาณขนาดใหญ่ที่ไม่คาดคิดและรูปร่างของเหล็กที่กว้างขึ้น
จากความแรงของสัญญาณพวกเขาจึงสรุปส่วนของอะตอมเหล็กในสสารที่ถูกสะสม น่าแปลกที่ความอุดมสมบูรณ์ทางเคมีของธาตุเหล็กใน“ สารอาหาร” ของหลุมดำที่มีอายุน้อยเหล่านี้สูงกว่าระบบสุริยะของเราประมาณสามเท่าซึ่งถูกสร้างขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในภายหลัง ศูนย์กลางของกาแลคซีในเอกภพยุคแรกจึงต้องมีวิธีการที่มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการผลิตเหล็กซึ่งอาจเป็นเพราะกิจกรรมการก่อตัวดาวฤกษ์ที่มีความรุนแรง“ ผสมพันธุ์” องค์ประกอบทางเคมีค่อนข้างเร็วในกาแลคซีที่เคลื่อนไหวอยู่ ความกว้างของเส้นแสดงให้เห็นว่าอะตอมของเหล็กจะต้องส่องค่อนข้างใกล้กับหลุมดำซึ่งสอดคล้องกับหลุมดำที่หมุนอย่างรวดเร็ว ข้อสรุปนี้ยังพบทางอ้อมโดยกลุ่มอื่นที่เปรียบเทียบพลังงานในพื้นหลังของเอ็กซ์เรย์กับมวลรวมของหลุมดำที่อยู่เฉยๆในกาแลคซีใกล้เคียง
แหล่งต้นฉบับ: Max Planck Society News Release
ต้องการอัปเดตพื้นหลังเดสก์ท็อปคอมพิวเตอร์ของคุณหรือไม่ นี่คือภาพพื้นหลังสีดำบางส่วน
