เมื่อปีที่แล้วนักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำที่สงบนิ่งในกาแลคซีไกลโพ้นซึ่งปะทุขึ้นหลังจากการทำลายและทำลายดาวฤกษ์ที่ผ่านไป ตอนนี้นักวิจัยได้ระบุสัญญาณเอกซเรย์ที่โดดเด่นซึ่งสังเกตได้ในไม่กี่วันหลังจากการปะทุที่มาจากสสารใกล้จะตกลงไปในหลุมดำ
สัญญาณบอกเล่าเรื่องราวนี้เรียกว่าการสั่นสะเทือนแบบกึ่งระยะเวลาหรือ QPO เป็นคุณลักษณะเฉพาะของดิสก์สะสมมวลสารที่มักจะล้อมรอบวัตถุที่มีขนาดกะทัดรัดที่สุดในจักรวาล - ดาวแคระสีขาวดาวนิวตรอนและหลุมดำ มีการพบเห็น QPO ในหลุมดำมวลดาวฤกษ์หลายแห่งและมีหลักฐานยั่วเย้าพวกเขาในหลุมดำสองสามแห่งที่อาจมีมวลมิดเดิ้ลเวทอยู่ระหว่าง 100 ถึง 100,000 เท่าของดวงอาทิตย์
จนกระทั่งการค้นพบใหม่พบว่ามีการตรวจพบ QPOs รอบ ๆ หลุมดำมวลมหาศาลเพียงหนึ่งชนิดซึ่งเป็นประเภทที่มีมวลดวงอาทิตย์นับล้านและตั้งอยู่ที่ใจกลางกาแลคซี วัตถุนั้นคือกาแลคซีประเภทเซเฟอร์ต์ REJ 1034 + 396 ซึ่งระยะทาง 576 ล้านปีแสงอยู่ค่อนข้างใกล้เคียง
“ การค้นพบครั้งนี้ขยายขอบเขตการเข้าถึงของเราไปจนถึงขอบด้านในสุดของหลุมดำซึ่งอยู่ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสงซึ่งน่าทึ่งมาก สิ่งนี้ทำให้เรามีโอกาสสำรวจธรรมชาติของหลุมดำและทดสอบสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในช่วงเวลาที่เอกภพแตกต่างจากในทุกวันนี้มาก” รูเบนส์เรส์นักแสดงหลังปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนในแอนอาร์เบอร์กล่าว Reis นำทีมที่เปิดสัญญาณ QPO โดยใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ X-ray และ XMM-Newton ของนิวตันที่โคจรรอบการค้นพบที่อธิบายไว้ในรายงานที่ตีพิมพ์ใน Science Express ในวันนี้
แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่รู้จักกันในชื่อ Swift J1644 + 57 - หลังจากพิกัดทางดาราศาสตร์ในกลุ่มดาวเดรโก - ค้นพบเมื่อวันที่ 28 มีนาคม 2011 โดยดาวเทียมสวิฟต์ของนาซ่า แต่เดิมสันนิษฐานว่าเป็นประเภทของการปะทุที่เรียกว่าการปะทุของรังสีแกมม่า แต่การค่อย ๆ เลือนหายไปของมันไม่ตรงกับสิ่งที่เคยเห็นมาก่อน ในไม่ช้านักดาราศาสตร์ก็มารวมตัวกันในความคิดที่ว่าสิ่งที่พวกเขาเห็นนั้นเป็นผลพวงจากเหตุการณ์ที่ไม่ธรรมดาอย่างแท้จริงการตื่นขึ้นของหลุมดำที่อยู่ไกลออกไปของกาแลคซีไกลโพ้นในขณะที่มันบดขยี้ กาแลคซีอยู่ไกลจากแสงจากเหตุการณ์ต้องเดินทาง 3.9 พันล้านปีก่อนที่จะถึงโลก
ข้อมูลวิดีโอ: เมื่อวันที่ 28 มีนาคม 2011 Swift ของนาซ่าตรวจพบเปลวไฟเอ็กซเรย์ที่รุนแรงซึ่งคิดว่าเกิดจากหลุมดำกลืนดาวฤกษ์ ในแบบจำลองหนึ่งตัวอย่างที่นี่ดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์บนวงโคจรประหลาดพุ่งใกล้หลุมดำใจกลางกาแลคซีมากเกินไป ประมาณครึ่งหนึ่งของมวลดาวฤกษ์ป้อนดิสก์มวลรวมรอบหลุมดำซึ่งจะส่งผลให้เกิดพลังไอพ่นของอนุภาคที่แผ่รังสีไปสู่โลก เครดิต: Goddard Space Flight Center / ห้องทดลองภาพแนวคิดของนาซ่า
ดาวนั้นมีกระแสน้ำแรงเมื่อมันมาถึงจุดที่ใกล้ที่สุดกับหลุมดำและถูกแยกออกอย่างรวดเร็ว ก๊าซบางส่วนตกลงไปในหลุมดำและก่อตัวดิสก์รอบ ๆ ส่วนในสุดของดิสก์นี้ถูกทำให้ร้อนอย่างรวดเร็วถึงอุณหภูมิหลายล้านองศาซึ่งร้อนพอที่จะปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา ในเวลาเดียวกันผ่านกระบวนการที่ยังไม่เข้าใจเจ็ตส์ที่พุ่งตรงข้ามตั้งฉากกับดิสก์ที่เกิดขึ้นใกล้หลุมดำ เครื่องบินไอพ่นเหล่านี้ระเบิดออกไปด้านนอกด้วยความเร็วมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสงตามแกนหมุนของหลุมดำ หนึ่งในเจ็ตส์เหล่านี้เพิ่งเกิดขึ้นที่ชี้ตรงไปที่โลก
เก้าวันหลังจากการระเบิด Reis, Strohmayer และเพื่อนร่วมงานสังเกตการณ์ Swift J1644 + 57 โดยใช้ Suzaku ดาวเทียม X-ray ที่ดำเนินการโดยสำนักงานสำรวจอวกาศญี่ปุ่นโดยมีส่วนร่วมขององค์การนาซ่า ประมาณสิบวันต่อมาพวกเขาก็เริ่มการรณรงค์อีกต่อไปโดยใช้หอดูดาว XMM-Newton ขององค์การอวกาศยุโรป
“ เนื่องจากสสารในเจ็ทเคลื่อนที่เร็วมากและมีมุมเกือบเป็นแนวสายตาของเราผลของสัมพัทธภาพจึงเพิ่มสัญญาณ X-ray ให้มากพอที่เราจะจับ QPO ได้มิฉะนั้นจะยากที่จะตรวจจับที่ระยะไกล นักวิทยาศาสตร์ดาราศาสตร์และผู้ร่วมเขียนการศึกษาที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าในเมืองกรีนเบลต์รัฐแมดดีกล่าว
เมื่อก๊าซร้อนในดิสก์วงในสุดหมุนวนไปสู่หลุมดำมันก็ไปถึงจุดที่นักดาราศาสตร์เรียกว่าวงโคจรทรงกลมที่ทรงพลังที่สุด (ISCO) หากเข้าไปใกล้หลุมดำและก๊าซมากขึ้นอย่างรวดเร็วจะพุ่งเข้าหาขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งเป็นจุดที่ไม่กลับมา ก๊าซที่หมุนวนภายในมีแนวโน้มที่จะกองอยู่รอบ ๆ ISCO ซึ่งเป็นบริเวณที่มีความร้อนสูงและแผ่รังสีเอกซ์ออกมามากมาย ความสว่างของรังสีเอกซ์เหล่านี้แตกต่างกันไปในรูปแบบที่เกิดขึ้นซ้ำในช่วงเวลาเกือบปกติทำให้เกิดสัญญาณ QPO
ข้อมูลแสดงให้เห็นว่า QPO ของ Swift J1644 + 57 ขี่จักรยานทุก 3.5 นาทีซึ่งวางภูมิภาคต้นทางระหว่าง 2.2 และ 5.8 ล้านไมล์ (4 ถึง 9.3 ล้านกิโลเมตร) จากใจกลางหลุมดำระยะทางที่แน่นอนขึ้นอยู่กับความเร็วของหลุมดำ กำลังหมุน เพื่อให้ได้มุมมองนี้ระยะทางสูงสุดจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 6 เท่าของดวงอาทิตย์ของเรา ระยะทางจากภูมิภาค QPO ไปจนถึงขอบฟ้าเหตุการณ์ยังขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุน แต่สำหรับหลุมดำที่หมุนตามทฤษฎีอัตราความเร็วสูงสุดที่อนุญาตให้ได้เส้นขอบฟ้านั้นอยู่ภายใน ISCO
“ คิวพีโอส่งข้อมูลจากหลุมดำสุดขอบซึ่งเป็นที่ซึ่งผลกระทบของสัมพัทธภาพสุดขั้วที่สุด” เรส์กล่าว “ ความสามารถในการทำความเข้าใจกระบวนการเหล่านี้ในระยะทางที่กว้างใหญ่เช่นนี้เป็นผลลัพธ์ที่สวยงามอย่างแท้จริงและถือเป็นคำสัญญาที่ยอดเยี่ยม”
คำบรรยายภาพนำ: ภาพประกอบนี้เน้นคุณสมบัติหลักของ Swift J1644 + 57 และสรุปสิ่งที่นักดาราศาสตร์ค้นพบ เครดิต: Goddard Space Flight Center ของนาซา
