การตรวจสอบอัตราการหมุนรอบหลุมดำมวลมหาศาลเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสำหรับนักดาราศาสตร์ในการทดสอบทฤษฎีของ Einstein ภายใต้สภาวะสุดขั้ว - และดูอย่างใกล้ชิดว่าแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงทำให้ผ้าของกาลอวกาศเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร ทีนี้ลองนึกภาพสัตว์ประหลาด ... ตัวหนึ่งที่มีมวลประมาณ 2 ล้านเท่าดวงอาทิตย์ของเราวัดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 ล้านไมล์และหมุนเร็วจนเกือบจะทำลายความเร็วแสง
จินตนาการ? ไม่ยาก มันเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแล็คซี่กังหัน NGC 1365 - และกำลังจะสอนเราให้มากขึ้นเกี่ยวกับการที่หลุมดำและกาแลคซีเติบโตขึ้น
อะไรทำให้นักวิจัยมีความมั่นใจอย่างมากในที่สุดพวกเขาก็ได้คำนวณอัตราการหมุนอย่างไม่น่าเชื่อในกาแลคซีที่ห่างไกล ต้องขอบคุณข้อมูลที่จัดทำโดยกล้องโทรทรรศน์นิวเคลียร์สเปคโทรสโคปหรือ NuSTAR และดาวเทียม X-ray XMM ของนิวตันองค์การอวกาศยุโรปทีมนักวิทยาศาสตร์ได้จ้องมองเข้าไปในหัวใจของ NGC 1365 ด้วยสายตาเอ็กซ์เรย์ ของขอบฟ้าเหตุการณ์ - ขอบของรูหมุนที่ซึ่งพื้นที่โดยรอบเริ่มถูกลากเข้าไปในปากของสัตว์ร้าย
“ เราสามารถติดตามสสารในขณะที่มันหมุนเป็นหลุมดำโดยใช้รังสีเอกซ์ที่เปล่งออกมาจากภูมิภาคใกล้กับหลุมดำมาก” ผู้ร่วมการศึกษาใหม่กล่าวว่านักวิจัยหลักของ Fiona Harrison จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียในพาซาดีนากล่าว “ รังสีที่เราเห็นนั้นบิดเบี้ยวและบิดเบี้ยวเนื่องจากการเคลื่อนไหวของอนุภาคและแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งของหลุมดำอย่างไม่น่าเชื่อ”
อย่างไรก็ตามการศึกษาไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้นพวกเขาก้าวไปที่ขอบด้านในเพื่อรวมตำแหน่งที่ตั้งของดิสก์สะสมมวลสาร นี่คือ“ วงโคจรทรงกลม Innermost Stable” - จุดที่เป็นสุภาษิตที่ไม่ให้ผลตอบแทน ภูมิภาคนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราการหมุนของหลุมดำ เนื่องจากพื้นที่เวลาบิดเบี้ยวในบริเวณนี้บางส่วนสามารถเข้าใกล้ ISCO ได้มากขึ้นก่อนที่จะถูกดึงเข้าไปสิ่งที่ทำให้ข้อมูลปัจจุบันดังนั้นสิ่งที่น่าสนใจคือการมองลึกเข้าไปในหลุมดำผ่านช่วงกว้างของรังสีเอกซ์ นักดาราศาสตร์มองเห็นเมฆหมอกที่ปกคลุมอยู่เท่านั้นซึ่งทำให้สับสนในการอ่านที่ผ่านมา การค้นพบใหม่เหล่านี้แสดงให้เราเห็นว่ามันไม่ใช่ฝุ่นที่บิดเบือนรังสีเอกซ์ แต่เป็นแรงโน้มถ่วงที่บดอัด
“ นี่เป็นครั้งแรกที่ทุกคนตรวจวัดการหมุนของหลุมดำมวลมหาศาลได้อย่างแม่นยำ” Guido Risaliti ผู้เขียนนำแห่งศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) และหอดูดาว INAF - Arcetri กล่าว
Norbert Schartel นักวิทยาศาสตร์โครงการ XMM-Newton ที่ศูนย์ดาราศาสตร์อวกาศยุโรปในกรุงมาดริดกล่าวว่าถ้าฉันสามารถเพิ่มหนึ่งเครื่องมือใน XMM- นิวตันมันจะเป็นกล้องโทรทรรศน์อย่าง NuSTAR “ รังสีเอกซ์พลังงานสูงให้ชิ้นส่วนปริศนาที่ขาดหายไปที่สำคัญสำหรับการแก้ปัญหานี้”
แม้ว่าหลุมดำกลางใน NGC 1365 จะเป็นสัตว์ประหลาด แต่มันก็ไม่ได้เริ่มต้นเป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง เช่นเดียวกับทุกสิ่งรวมถึงกาแล็กซี่นั้นวิวัฒนาการมาตามกาลเวลา กว่าล้านปีที่มันได้รับอย่างเต็มที่ในขณะที่ดวงดาวและก๊าซใช้ไป - อาจรวมตัวกับหลุมดำอื่น ๆ ตลอดเส้นทาง
“ การหมุนของหลุมดำนั้นเป็นความทรงจำซึ่งเป็นบันทึกของประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาของกาแลคซีโดยรวม” Risaliti อธิบาย
“ สัตว์ประหลาดเหล่านี้ที่มีมวลตั้งแต่ล้านถึงพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ก่อตัวเป็นเมล็ดเล็ก ๆ ในเอกภพยุคแรกและเติบโตโดยการกลืนดาวและก๊าซในกาแลคซีเจ้าภาพของพวกมันรวมกับหลุมดำยักษ์อื่นเมื่อกาแลคซีชนกันหรือทั้งสองอย่าง ” ผู้เขียนนำการศึกษาของ Guido Risaliti จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียนในเคมบริดจ์มวลและสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งชาติของอิตาลีกล่าว
การหมุนรอบใหม่บนหลุมดำได้แสดงให้เราเห็นว่าสัตว์ประหลาดสามารถโผล่ออกมาจาก“ การเพิ่มขึ้นตามคำสั่ง” - และไม่ใช่การสุ่มหลายเหตุการณ์ ทีมจะทำการศึกษาต่อไปเพื่อดูว่าปัจจัยอื่น ๆ นอกเหนือจากการหมุนของหลุมดำเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาและยังคงสังเกตหลุมดำมวลมหาศาลอื่น ๆ ด้วย NuSTAR และ XMM-Newton
“ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างมากต่อสาขาวิทยาศาสตร์หลุมดำ” Lou Kaluzienski นักวิทยาศาสตร์ของโปรแกรม NuSTAR ที่สำนักงานใหญ่ขององค์การนาซ่าในวอชิงตันดีซีกล่าวว่า“ กล้องโทรทรรศน์ NASA และ ESA จัดการกับปัญหานี้ด้วยกัน ควบคู่ไปกับการสำรวจรังสีเอกซ์พลังงานต่ำที่ดำเนินการกับ XMM-Newton ความสามารถที่ไม่เคยมีมาก่อนของ NuSTAR สำหรับการวัดรังสีเอกซ์พลังงานที่สูงขึ้นนั้นเป็นชิ้นส่วนปริศนาที่ขาดหายไปเพื่อไขปัญหานี้”
Original Story Source: JPL / NASA News Release
