Memeriksa kadar putaran pada lubang hitam supermasif adalah cara yang baik bagi para astronom untuk menguji teori Einstein dalam keadaan yang melampau - dan perhatikan bagaimana graviti yang kuat memutarbelitkan ruang-ruang. Sekarang, bayangkan seekor raksasa ... yang mempunyai jisim sekitar 2 juta kali Matahari kita, berukuran 2 juta batu dengan diameter dan berputar begitu cepat sehingga hampir memecahkan kelajuan cahaya.
Khayalan? Tidak sukar. Ia adalah lubang hitam supermasif yang terletak di pusat galaksi lingkaran NGC 1365 - dan ini akan mengajar kita lebih banyak lagi mengenai bagaimana lubang hitam dan galaksi matang.
Apa yang membuat para penyelidik begitu yakin bahawa mereka akhirnya mengambil pengiraan pasti mengenai kadar putaran yang luar biasa di galaksi yang jauh? Terima kasih kepada data yang diambil oleh Neleset Spectroscopic Telescope Array, atau NuSTAR, dan satelit sinar-X XMM-Newton Badan Angkasa Eropah, pasukan saintis telah mengintip ke jantung NGC 1365 dengan mata sinar-x - mencatat lokasi cakrawala peristiwa - tepi lubang berputar di mana ruang sekitarnya mula diseret ke mulut binatang itu.
"Kami dapat menelusuri materi ketika berputar ke dalam lubang hitam menggunakan sinar-X yang dipancarkan dari kawasan yang sangat dekat dengan lubang hitam," kata pengarang kajian baru, penyiasat utama NuSTAR, Fiona Harrison dari California Institute of Technology di Pasadena. "Radiasi yang kita lihat diselaraskan dan diputarbelitkan oleh gerakan zarah dan graviti lubang hitam yang sangat kuat."
Walau bagaimanapun, kajian tidak berhenti di situ, mereka maju ke pinggir dalam untuk merangkumi lokasi cakera pertambahan. Inilah "Orbit Bulat Stabil Paling Dalam" - titik peribahasa tanpa pulangan. Wilayah ini secara langsung berkaitan dengan kadar putaran lubang hitam. Kerana ruang-waktu terdistorsi di kawasan ini, sebagian dapat mendekati ISCO sebelum ditarik masuk. Apa yang membuat data semasa sangat menarik adalah melihat lebih jauh ke dalam lubang hitam melalui sinar-x yang lebih luas, memungkinkan ahli astronomi melihat di sebalik awan debu yang terselubung yang hanya membingungkan bacaan masa lalu. Penemuan baru ini menunjukkan bahawa bukan debu yang memutar sinar-x - tetapi graviti yang menghancurkan.
"Ini adalah kali pertama seseorang mengukur secara tepat putaran lubang hitam supermasif," kata pengarang utama Guido Risaliti dari Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian (CfA) dan INAF - Balai Cerap Arcetri.
"Sekiranya saya dapat menambahkan satu instrumen ke XMM-Newton, itu adalah teleskop seperti NuSTAR," kata Norbert Schartel, Saintis Projek XMM-Newton di Pusat Astronomi Angkasa Eropah di Madrid. "Sinar-X bertenaga tinggi memberikan potongan teka-teki yang hilang untuk menyelesaikan masalah ini."
Walaupun lubang hitam pusat di NGC 1365 adalah monster sekarang, ia tidak bermula sebagai satu. Seperti semua perkara, termasuk galaksi itu sendiri, ia berkembang seiring dengan berjalannya waktu. Selama berjuta-juta tahun ia memperoleh ketebalan kerana menghabiskan bintang dan gas - bahkan mungkin bergabung dengan lubang hitam lain di sepanjang jalan.
"Putaran lubang hitam adalah ingatan, catatan, sejarah galaksi masa lalu secara keseluruhan," jelas Risaliti.
"Raksasa ini, dengan berjuta-juta hingga berjuta-juta kali matahari, dibentuk sebagai biji kecil di alam semesta awal dan tumbuh dengan menelan bintang dan gas di galaksi inang mereka, bergabung dengan lubang hitam gergasi lain ketika galaksi bertabrakan, atau keduanya , ”Kata pengarang utama kajian itu, Guido Risaliti dari Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian di Cambridge, Mass., Dan Institut Astrofizik Nasional Itali.
Putaran baru pada lubang hitam ini menunjukkan kepada kita bahawa raksasa dapat muncul dari "pertambahan yang diperintahkan" - dan bukan sekadar beberapa peristiwa secara rawak. Pasukan ini akan meneruskan kajian mereka untuk melihat bagaimana faktor selain putaran lubang hitam berubah dari masa ke masa dan terus memerhatikan beberapa lubang hitam supermasif lain dengan NuSTAR dan XMM-Newton.
"Ini sangat penting bagi bidang ilmu lubang hitam," kata Lou Kaluzienski, saintis program NuSTAR di Ibu Pejabat NASA di Washington, DC. "Teleskop NASA dan ESA menangani masalah ini bersama-sama. Bersama dengan pemerhatian sinar-X tenaga rendah yang dilakukan dengan XMM-Newton, kemampuan NuSTAR yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk mengukur sinar-X tenaga yang lebih tinggi memberikan bahagian teka-teki yang penting dan hilang untuk mengatasi masalah ini. "
Sumber Kisah Asal: Siaran Berita JPL / NASA.
