Pencitraan yang lebih dekat dengan ufuk acara

Walaupun lubang hitam sendiri menelan sebarang cahaya di luar ruang acara mereka, kawasan di luar kawasan kejadian cenderung memancarkan banyak cahaya. Itu kerana bahan yang jatuh ke arah lubang hitam sangat bertenaga kerana ia menjejaskan momentum sudut dan kemalangan ke bahan lain di orbit sekitar lubang hitam. Oleh itu, walaupun kita tidak dapat imej lubang hitam secara langsung, kita boleh membuat beberapa perkara tentang sifatnya menggunakan cahaya dari alam sekitar yang dihasilkannya.

Minggu ini menyaksikan penerbitan dua kertas yang masuk ke kawasan yang berhampiran dengan cakera acara, peristiwa pengimejan di kawasan yang termasuk beberapa orbit stabil terdekat ke lubang hitam. Dan, dengan berbuat demikian, salah seorang daripada mereka mendapati bahawa lubang hitam supermasif berputar begitu cepat sehingga lokasi di permukaannya akan bergerak pada kira-kira separuh dari kelajuan cahaya.

Gila corona

Kedua-dua kertas ini mengambil kesempatan daripada kemeriahan berkala yang berlaku apabila lubang hitam mula menyuap bahan baru. Itu bahan kepala ke dalam lubang melalui struktur datar berpusat pada lubang hitam, yang dipanggil cakera pertambahan. Ketibaannya memanaskan cakera, menyebabkan lubang hitam menjadi terang, dan menyebabkan perubahan dalam persekitaran setempat. Soalan-soalan yang difokuskan oleh kedua-dua kertas ini adalah apa yang dapat kita berikan perubahan ini mengenai lubang hitam dan alam sekitar yang berdekatan.

Salah satu kajian berfokus pada lubang hitam jisim yang besar, atau yang biasanya kurang daripada 10 kali jisim Matahari. Sebagai tindak balas kepada beberapa perkara yang menyedihkan, salah satu daripada lubang hitam ini mewujudkan satu peristiwa sementara yang dipanggil MAXI J1820 + 070, yang menjadi sebahagian daripada namanya dari Alat Pemantau Sinar X-ray Monitor Angkasa Angkasa Antarabangsa atau MAXI. Penemuan acara itu kemudian ditindaklanjuti oleh pemerhatian menggunakan sekeping perkakasan yang berasaskan ISS, Neutron bintang Komposisi Interior Explorer (atau NICER). NICER mempunyai keupayaan untuk melakukan pengukuran sangat cepat sinar-X yang berasal dari sumber-sumber astronomi, menjadikannya hebat untuk menjejaki perubahan jangka pendek dalam objek.

Dalam kes ini, NICER digunakan untuk melaksanakan apa yang disebut "analisis reverberation." Teknik ini bergantung pada hakikat bahawa, sebagai tambahan kepada cakera pertambahan, lubang hitam mempunyai corona, yang merupakan bahan yang bertenaga di atas dan di bawah satah cakera. Korona ini akan menghasilkan X-ray sendiri, yang instrumen dapat mengesan. Tetapi sinaran X ini juga masuk ke cakera pertambahan, dan beberapa daripadanya dapat dilihat kembali ke arah kami. Gegaran cahaya ini dapat memberitahu kami tentang butiran cakera akretion.

Misteri diselesaikan

Dalam kes ini, gerak-gerik cahaya diselesaikan sedikit misteri. Dalam lubang hitam supermasif di pusat galaksi, pencitraan telah mencadangkan bahawa cakera pertambahan dilanjutkan ke orbit stabil terdekat di sekitar lubang hitam. Tetapi ukuran lubang hitam jisim-bintang menunjukkan bahawa pinggir cakera akretioninya jauh lebih jauh. Oleh kerana tidak ada sebab yang jelas fizik harus berubah dengan ukuran, pengukuran ini sedikit mengelirukan.

Analisis baru menunjukkan bahawa terdapat ciri-ciri berubah dan pemalar kepada pelepasan X-ray MAXI J1820 + 070. Ciri-ciri yang berterusan mencadangkan bahawa cakera pertambahan, yang memberikan gema, tidak mengubah lokasinya sama sekali; Sebaliknya, ciri-ciri pembolehubah menunjukkan bahawa, sebagai lubang lubang hitam, koronanya menjadi lebih padat, dengan itu mengalihkan sumber sinar-X. Butiran mengenai isyarat berterusan menunjukkan bahawa cakera pertambahan lebih dekat dengan lubang hitam, membawa pengukuran selaras dengan apa yang telah kita pelajari dari versi supermassive.

Bintang terbunuh

Di tanah supermasif, kami mempunyai ASASSN-14li, yang ditemui oleh All-Sky Automated Survey untuk SuperNovae. Kemunculan ini mempunyai ciri-ciri yang berkaitan dengan apa yang disebut sebagai "peristiwa gangguan pasang surut," di mana graviti lubang hitam meruntuhkan selain bintang yang terjadi untuk mengembara terlalu dekat. Walau bagaimanapun, pemerhatian susulan menunjukkan terdapat struktur yang aneh dalam isyarat: setiap 130 saat, ia menceriakan sebentar.

Walaupun isyarat tidak menonjol dari latar belakang kehancuran bintang, ia hadir dalam data dari tiga instrumen yang berbeza, mencadangkan ada sesuatu yang terjadi secara berkala. Penjelasan paling mudah ialah sebahagian daripada bintang yang digulung di orbit sekitar lubang hitam. Kekerapan orbit ini bergantung pada jisim dan putaran lubang hitam, serta jarak antara lubang hitam dan objek yang mengorbitnya. Spin lubang hitam sukar untuk mengukur cara lain, jadi penyelidik berlari pelbagai simulasi, mencuba konfigurasi yang berbeza untuk sistem lubang hitam.

Jisim lubang hitam dianggarkan berdasarkan saiz galaksi yang didiami. Spin dan jarak orbit mempunyai hubungan yang mudah: sesuatu yang lebih dekat adalah lubang hitam, lubang hitam yang lebih perlahan boleh berputar untuk mempunyai orbit objek pada kelajuan yang sama. Oleh itu, dengan mengira orbit terdekat yang mungkin, mereka dapat memberikan nilai minimum pada putaran.

Pengiraan mencadangkan bahawa lubang hitam berputar sekurang-kurangnya pada kelajuan di mana satu titik pada permukaannya akan bergerak pada kira-kira separuh kelajuan cahaya. (Untuk konteks, lubang hitam supermasif mungkin cukup besar bahawa jejarinya mungkin kira-kira sama dengan jejari orbital Saturn atau Neptunus.) Jika bahan itu mengorbit apa-apa lebih jauh, maka lubang hitam berputar lebih cepat.

Walaupun kita masih tidak dapat menyembunyikan lubang hitam secara langsung, kedua-dua kertas itu menunjukkan bahawa ada peristiwa yang cukup berlaku di lubang hitam di suatu tempat di Semesta untuk memberikan kita banyak data mengenai tingkah laku mereka. Dan, melalui ini, kita kini dapat menarik beberapa kesimpulan mengenai sifat-sifat lubang hitam itu sendiri, serta bahan yang sedang menunggu untuk bergabung dengan mereka. Kami juga mula mendapatkan beberapa maklumat dari pengesanan gelombang graviti, yang memberikan maklumat tentang jisim dan putaran lubang hitam yang bertembung. Digabungkan, data ini memastikan bahawa "hitam" tidak bermakna terra incognita.

Alam, 2019. DOI: 10.1038 / s41586-018-0803-x
Sains, 2019. DOI: 10.1126 / science.aar7480 (Mengenai DOIs).

Tonton video itu: SCP-616 The Vessel and the Gate. Keter class. cognitohazard k-class scenario scp (April 2020).