Kaks uut uurimistööd võimaldavad meil jõuda sündmuste horisondi lähedale ruumi ja moodustada pilte sündmustest piirkonnas, kus asuvad mustale augule lähimad stabiilsed orbiidid. Mõlema uuringu autorid vaatlevad perioodilisi emissioone, mis tekivad siis, kui must aine hakkab uut ainet neelama.
Mustad augud neelavad kogu valguse väljaspool nende sündmushorisonti ja ruum, mis asub väljaspool sündmushorisonti, kiirgab sellist valgust tavaliselt suurtes kogustes. See on tingitud asjaolust, et musta auku langeval ainel on tohutu energialaeng. See kaotab pöördemomendi ja jookseb musta ahela ümber orbiidil muudesse ainetesse. Ehkki me ei saa mustast august pilti, saame selle tekitatavast keskkonnast lähtuva valguse põhjal teha mõned järeldused selle omaduste kohta.
Sel nädalal on avaldatud kaks uurimistööd, mis võimaldavad jõuda sündmuse horisondi lähedale kosmosele lähemale ja kujundada pilte sündmustest piirkonnas, kus asuvad mustale augule lähimad stabiilsed orbiidid. Ühe sellise töö autorid jõudsid järgmisele järeldusele: ülivõimas must auk pöörleb nii kiiresti, et punkt selle pinnal liigub kiirusega, mis on umbes pool valguse kiirusest.
Hõõgus kaja
Mõlema uuringu autorid vaatlevad perioodilisi emissioone, mis tekivad siis, kui must aine hakkab uut ainet neelama. See aine suunatakse auku läbi musta auku koondava lameda struktuuri. Seda struktuuri nimetatakse akordimiskettaks. Uue materjali ilmumisel kuumeneb ketas, muutes musta augu heledamaks. Seetõttu toimuvad muutused ümbritsevas ruumis. Mõlema uurimuse autorid otsivad vastust küsimusele, mida need muutused võivad meile öelda musta augu ja selle läheduses asuva ruumi kohta.
Ühes neist paberitest on teadlaste tähelepanu koondatud tähemassiga mustale augule, mis on Päikese massist kümme korda suurem. Vastuseks aine sisenemisele lõi üks neist tähtedest mööduva sündmuse nimega MAXI J1820 + 070. See sai oma nime MAXS-i instrumendilt ISS-il, mis on mõeldud astronoomiliste vaatluste läbiviimiseks röntgenipiirkonnas. Pärast selle sündmuse avastamist oli võimalik läbi viia uusi vaatlusi, kasutades ISS-i seadet nimega NICER, mis uurib neutrontähtede sisemist koostist. Selle seadmega on võimalik astronoomiliste allikate kiirgavaid röntgenkiirte mõõtmisi teha väga kiiresti, mis võimaldab teil tõhusalt jälgida objekti lühiajalisi muutusi.
Sel juhul kasutati NICERi vahendi "valguse kaja" analüüsimiseks. Asi on selles, et lisaks akretsioonkettale on mustadel aukidel ka koroona, mis on energeetiliselt laetud aine mull, mis asub ketta tasapinna kohal ja all. See koroon ise kiirgab röntgenkiirte, mida saab instrumentidega tuvastada. Kuid need röntgenikiired löövad ka akretsioonkettale ja mõned neist peegelduvad meie suunas. Selline kerge kaja võib meile öelda mõningaid üksikasju akordimisketta kohta.
Reklaamvideo:
Müsteeriumi lahendamine
Sel juhul aitas kerge kaja mõistatust lahendada. Galaktikate keskel asuvatest ülipingelistest mustadest aukudest tehtud pildid näitavad, et akretsiooniketas on laienenud mustale augule lähimal stabiilsel orbiidil. Tähtmassi mustade aukude mõõtmine näitab aga, et akrüülketta servad on palju kaugemal. Kuna füüsikalised omadused tõenäoliselt suurusega ei muutu, on need mõõtmised teadlasi pisut hämmingus.
Uus analüüs näitab, et MAXI J1820 + 070 röntgenikiirtel on nii muutuvad kui ka püsivad omadused. Pidevad omadused näitavad, et kaja loov akretsioonketas ei muuda selle asukohta üldse. Ja muutuvad omadused näitavad, et kui must auk võtab asja, muutub selle koroon kompaktsemaks ja seetõttu nihkub röntgenikiirgusallikas. Pideva signaali üksikasjad viitavad sellele, et akretsiooniketas on mustale augule palju lähemal. Tänu sellele on uued mõõtmised täielikult kooskõlas sellega, mida me teame mustade aukude ülitihedate versioonide kohta.
Tähe surm
Ülisuurel territooriumil asub objekt ASASSN-14li, mis avastati supernoovade automaatse uurimise käigus. Sellel objektil olid omadused, mida tavaliselt leidub loodete katkemise sündmusena. Sellise sündmuse ajal rebib must auk oma raskusjõu mõjul läbi tähe, mis on sellele liiga lähedal. Hilisemad vaatlused näitasid siiski, et sellel signaalil on üsna kummaline struktuur. Iga 130 sekundi tagant andis see lühikese aja jooksul plahvatuse.
See signaal ei erinenud väga palju taustast, milles täht hävines, kuid see tuvastati kolme erineva instrumendi abil, mis näitab, et perioodiliselt toimub midagi. Lihtsaim seletus on see, et osa tähest langes musta augu ümber orbiidile. Selliste orbiitide sagedus sõltub musta augu massist ja pöörlemiskiirusest, samuti kaugusest musta augu ja selle ümber tiirleva objekti vahel. Muul viisil on musta augu pöörde mõõtmine keeruline ja seetõttu kordavad teadlased simulatsioone mitu korda, katsetades musta augu süsteemi erinevaid konfiguratsioone.
Musta augu mass määratakse selle galaktika suuruse põhjal, milles see asub. Pöörlemiskiiruse ja orbitaalkauguse vahel on lihtne seos: mida lähemal selline asi mustale augule on, seda aeglasemalt must auk pöörleb, nii et objekt liigub sama kiirusega orbiidil. Nii suutsid teadlased, arvutades võimalikult lähedase orbiidi, pöörlemiskiiruse minimaalse väärtuse.
Teostatud arvutused näitavad, et must auk pöörleb vähemalt sellise kiirusega, et punkt selle pinnal liigub kiirusel, mis on pool valguse kiirust. (Täielikuma idee saamiseks tuleks öelda, et ülitäpsed mustad augud võivad olla nii suured, et nende raadius on sama kui Saturni või Neptuuni orbiidil.) Kui mateeria tiirleb keskpunktist veidi kaugemal, siis võib ka must auk kiirendab selle pöörlemist.
Me ei saa veel otse mustade aukude pilte saada, kuid uuringud on näidanud, et neis toimub arvukalt sündmusi, mis võivad anda meile palju andmeid nende käitumise kohta Universumis. Ja see võimaldab meil teha teatud järeldusi nii mustade aukude enda omaduste kui ka asjade kohta, mis ootavad tiibadesse nendesse sattumist. Samuti hakkame gravitatsiooniliste lainete vaatlustest saama teavet, mis annab meile ettekujutuse põrkuvate mustade aukude massist ja pöörlemisest. Need andmed eemaldavad mustadest aukudest hägususe halo ja need pole meie jaoks enam uurimata territoorium.
John Timmer
