Supermassiva svarta hål är de mest extrema föremålen i det kända universet, med massor miljoner eller till och med miljarder gånger större än vår Suns massa. Nu har astronomer kunnat utforska en av dessa jättar inuti en konstig, avlägsen kvasar. De lyckades göra en fantastisk upptäckt - den vrider på en tredjedel ljusets hastighet.
Studien av det supermassiva svarta hålet, som ligger ungefär 3,5 miljarder ljusår från oss, är inte bara en prestation. Men det visar sig att själva objektet inte är enkelt: det är en quasar som visar kvasi-periodiska ljusstyrkor vart 12 år eller så. Detta faktum har hjälpt astronomer att identifiera sin extrema natur.
Quasars är extremt ljusa ackretionsskivor i kärnorna av galaxer, drivna av en riklig mängd materia som fångas i mitten av ett supermassivt svart hål. Den stora majoriteten av galaxerna antas innehålla supermassiva svarta hål. Det är sant att moderna galaxer har lugnat sig och kvasar inte längre lyser. Men det är en helt annan historia för galaxer som är miljarder ljusår från jorden.
Objektet i mitten av en underlig quasar kallad OJ287 "väger" cirka 18 miljarder solmassor och är en av de största supermassiva (eller ultramassiva) svarta hålen i det kända universum. Intressant är det också en av de mest studerade kvasarna, eftersom den ligger i närheten av den synliga vägen för solens rörelse över himlen, sett från jorden - ett område där historiska sökningar efter asteroider och kometer regelbundet genomförs. Således har astronomer med lycka mer än 100 års observationer av OJ287-ljusstyrkan, vilket gör att de kan förutsäga när följande facklarmmoment kommer att inträffa. Med en närmare titt på de glödande händelserna som har inträffat under de senaste decennierna förstår astronomer att i stället för en enda lätta händelse som inträffar vart 12 år utgör förtydligande faktiskt en dubbel topp som ger nyckeln till att förstå vad som kan orsaka det.
Mauri Valtonen från Åbo, Finland och hans internationella team använde flera optiska teleskop runt om i världen tillsammans med NASAs SWIFT-röntgenteleskop (SWIFT) för att förstå att dessa 12-åriga dubbelljushändelser orsakas av ett mindre svart hål som springer runt OJ287. Valtonen är ledande författare till en studie publicerad i Astrophysical Journal (Journal of Astrophysicists).
Ett massivt svart hål har en mycket varm accretionsdisk - en nyckelkomponent i en quasar. Materialet ackumuleras i skivan och dras in i det svarta hålet, matar det. På vägen värmer diskmaterialet upp och avger kraftfull elektromagnetisk strålning. Det mindre svarta hålet och samarbetspartiet OJ287, som också väger upp till 100 solmassor (fortfarande ett stort svart hål!), Som har en mycket långsträckt omlopp, svänger nära ett mer massivt svart hål varje 12 år. Under det närmaste tillvägagångssättet spruter det mindre svarta hålet i OJ287 accretion-skivan under wiggle och igen när det svänger runt den svarta hålets långsida, vilket skapar två olika förbränningar, vilket detta diagram visar:
Illustration av det svarta håls binära systemet i OJ287. Prognoserna av modellen kontrolleras av observationer.
Denna periodiska nära kollision värmer upp materialet i en supermassiv svart hålskiva, värmer den snabbt två gånger direkt efter varandra. Det här är det som orsakar konstiga upplysningar (glöd) i OJ287 var 12: e år. Efter att ha fått denna modell av ett dubbel svart hål kunde forskarna förutse när den sista händelsen borde ha hänt. Den sista upplysningen inträffade den 18 november 2015, bara några dagar innan Valtonen förutspådde, bekräftar sitt lags dubbelhålmodell. Men med hjälp av dessa observationer kan rotationen av ett supermassivt svart hål också beräknas och det är snabbt. Dessa kommandon visar att det roterar med en tredjedel ljusets hastighet.
Intressant, baserat på historiska OJ287 data, kunde laget också beräkna hur mycket energi som förloras från systemet med hjälp av gravitationsvågor. Naturligtvis är gravitationsvågor för närvarande ett mycket spännande ämne, eftersom de först upptäcktes tack vare LIGO bara förra månaden. Denna upptäckt av LIGO bekräftade inte bara Einsteins generella relativitetsteori utan bekräftade också direkt förekomsten av 2 svarta hål som slog samman i en helhet.
Även om OJ287 gravitationsvågorna är för svaga för att upptäckas med hjälp av den moderna generationen av gravitationskvågsdetektorer (källan är för långt bort), på 18 november tjänar klargörandet av kvasaren att fixa semestern av Einsteins teori, som han presenterade för nästan 100 år sedan den 25 november 1915.
