Para saintis telah menyatukan perjalanan sekumpulan benda yang ditakdirkan kerana mengorbit lubang hitam empat kali, satu pemerhatian pertama. Teknik mereka menyediakan kaedah baru untuk mengukur jisim lubang hitam; dan ini memungkinkan pengujian teori graviti Einstein hingga tahap yang difikirkan mungkin.
Pasukan yang diketuai oleh Dr. Kazushi Iwasawa di Institut Astronomi (IoA) di Cambridge, England, mengikuti jejak gas panas selama satu hari ketika melintasi lubang hitam supermasif kira-kira pada jarak yang sama Bumi mengorbit Matahari. Dipercepat oleh graviti lubang hitam yang melampau, bagaimanapun, orbit memerlukan sekitar seperempat hari dan bukannya satu tahun.
Para saintis dapat mengira jisim lubang hitam dengan memasukkan pengukuran untuk tenaga cahaya, jaraknya dari lubang hitam, dan masa yang diperlukan untuk mengorbit lubang hitam - perkahwinan relativiti umum Einstein dan lama- fizik Keplerian bergaya.
Iwasawa dan rakannya di IoA, Dr. Giovanni Miniutti, menyampaikan hasil ini hari ini semasa sidang media berasaskan Web di New Orleans pada pertemuan Bahagian Astrofizik Tenaga Tinggi Persatuan Astronomi Amerika. Andrew Fabian dari IoA bergabung dengan mereka dalam sebuah artikel yang muncul dalam edisi Pemberitahuan Bulanan Persatuan Astronomi Diraja yang akan datang. Data itu berasal dari balai cerap XMM-Newton Badan Angkasa Eropah.
Pasukan ini mengkaji sebuah galaksi bernama NGC 3516, kira-kira 100 juta tahun cahaya di buruj Ursa Major, rumah bagi Big Dipper (atau, the Plough). Galaksi ini dianggap mempunyai lubang hitam supermasif di terasnya. Gas di wilayah tengah ini menyinari sinaran sinar-X kerana ia dipanaskan hingga berjuta-juta darjah di bawah kekuatan graviti lubang hitam.
XMM-Newton menangkap ciri spektral dari cahaya di sekitar lubang hitam, yang dipaparkan pada spektrograf dengan lonjakan yang menunjukkan tahap tenaga tertentu, mirip dengan garis kardiograf yang bergerigi. Semasa pemerhatian sepanjang hari, XMM menangkap suar dari gas teruja yang mengorbit lubang hitam ketika ia melambung sekitar empat kali. Ini adalah maklumat penting yang diperlukan untuk mengukur jisim lubang hitam.
Para saintis sudah mengetahui jarak gas dari lubang hitam dari ciri spektrumnya. (Tahap pergeseran merah graviti, atau pengaliran tenaga yang ditunjukkan oleh garis spektrum, berkaitan dengan seberapa dekat objek ke lubang hitam.) Dengan masa dan jarak orbit, para saintis dapat menentukan ukuran massa - antara 10 juta hingga 50 juta jisim suria, sesuai dengan nilai yang diperoleh dengan teknik lain.
Walaupun pengiraannya mudah, analisis untuk memahami tempoh orbit sinar-X adalah baru dan rumit. Pada asasnya, para saintis mengesan kitaran yang diulang empat kali: modulasi keamatan cahaya disertai dengan ayunan pada tenaga cahaya. Tenaga dan kitaran yang diperhatikan sesuai dengan profil cahaya yang berubah-ubah secara gravitasi (tenaga mencuri graviti) dan Doppler beralih (kenaikan dan kehilangan tenaga ketika bahan yang mengorbit bergerak ke arah dan menjauh dari kita).
Teknik analisis menyiratkan, yang mengejutkan pasukan sains ini, bahawa pemerhatian sinar-X generasi sekarang dapat memperoleh keuntungan yang besar dalam mengukur jisim lubang hitam, walaupun dengan pemerhatian panjang dan sistem lubang hitam dengan suar tahan lama. Berdasarkan maklumat ini, misi yang dicadangkan seperti Constellation-X atau XEUS dapat membuat jalan masuk yang lebih dalam untuk menguji matematik Einstein di makmal graviti yang melampau.
Sumber Asal: Siaran Berita Institut Astronomi
