Massiivinen musta aukko antaa salaisuutensa tähtitieteilijöille
Tämän taiteilijan Cygnus X-1 -konsepti näyttää mustan aukon piirustusmateriaalin toveritähdestä (oikealla) kuumalle pyörivälle levylle. (Kuva: Chandra X-Ray Observatory, NASA)
Tähtitieteilijät ovat pyrkineet saamaan täydellisen ymmärryksen mustasta aukosta ja kääntäneet kaukoputkensa kahden tähden Cygnus X-1 -järjestelmään, jossa on ensimmäinen näistä löydetyistä erikoisuuksista.
Liike kannatti, ja se antoi yksityiskohtaisia tietoja mustan aukon massasta, pyörähdyksestä ja etäisyydestä auringosta.
Tieto voisi auttaa tiedemiehiä keräämään tietoa mustan aukon tilasta nykyään ja paljastamaan myös vihjeitä sen varhaisesta historiasta.
Vuosikymmeniä pimeässä
Tutkiessaan avaruudessa olevia esineitä tähtitieteilijät luottavat sähkömagneettisen säteilyn - valon - muodossa lähetettyyn tietoon. Mutta mustien aukkojen painovoima on niin vahva, ettei päästöjä pääse karkaamaan, mikä tekee niistä haastavan tutkia. Ainoa tieto, jonka he paljastavat, on niiden massa, spin ja sähkövaraus.
Tähtiä ja tähtimassaista mustaa aukkoa sisältävä Cygnus X-1 on piilotettu joutsenen Cygnus-tähtikuvioon Linnunradan sisälle. Sen löytö vuonna 1972 herätti laajaa keskustelua, mukaan lukien Stephen Hawkingin ystävällinen veto siitä, oliko siinä musta aukko. (Hawking hävisi.) [ Video: Viimeinen kynsi Stephen Hawkingin Cygnus X-1 -vedossa? ]
Astrophysical Journalin joulukuun numerossa julkaistuissa kolmessa artikkelissa Mark Reid ja Lijun Gou, Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksesta Cambridgessa, Massachusettssa ja Jerry Orosz San Diegon osavaltion yliopistosta raportoivat kaikkien aikojen yksityiskohtaisimmasta tarkastelusta mustasta aukosta. kun he tutkivat Cygnus X-1: tä.
Etäisyysasteikko
Ennen kuin tähtitieteilijät pystyivät aloittamaan mittauksensa, heidän oli määritettävä, kuinka kaukana Cygnus X-1 -järjestelmä on.
Käyttämällä erittäin suurta perusviivaa, radioteleskooppijärjestelmää, joka ulottuu Havaijilta Neitsytsaarille, joukkue laski ensin tarkimman etäisyyden Cygnus X-1: een. Kohde on 6070 valovuoden päässä auringosta, he löysivät.
Erittäin suuri perusviiva paljasti myös, että kohde liikkui hyvin hitaasti Linnunradan läpi - vain noin 9 mailia sekunnissa (15 kilometriä sekunnissa).
Tiedemiehet kamppasivat sitten kahden vuosikymmenen mittaiset tiedot Chandran röntgenseurantakeskuksesta, Rossin röntgensäteilyn ajoitustutkimuksesta, kehittyneestä satelliitista kosmologiaan ja astrofysiikkaan sekä näkyvän valon mittauksista.
Yhdistämällä nämä tiedot he pystyivät laskemaan, että Cygnus X-1: n musta aukko on lähes 15 kertaa massiivisempi kuin aurinko, mikä tekee siitä yhden Linnunradan massiivisimmista tähtien mustista aukoista.
Tähtien mustat aukot ovat pienempiä ja yleisempiä kuin supermassiiviset serkkunsa. Vaikka suurempia mustia aukkoja löytyy yleensä galaksien keskuksista, tähtimassaisia mustia aukkoja sirotellaan kaikkialle. Tällä hetkellä noin 20 tähtien mustaa aukkoa on tutkittu pelkästään Linnunradan sisällä, vaikka teoreettisten argumenttien mukaan galaksimme voi ylpeillä muutama sata miljoonaa.
Sieltä tähtitieteilijät laskivat, että musta aukko pyörii yli 800 kertaa sekunnissa - lähes puolet valon nopeudesta.
Mitään näistä vaiheista ei olisi voitu suorittaa ennen kuin etäisyyden Cygnus X-1: een tarkka mittaus on saatu. Aiemmat arviot olivat sijoittaneet sen 5800 ja 7800 valovuoden välille.
'Jos etäisyys on niin karkea, mitattu linkousnopeus voi olla missä tahansa', Gou kertoi guesswhozoo.comille.
Nopea pyöritys
Tämä nopea kierto voisi auttaa tähtitieteilijöitä analysoidessaan muita tummia jättiläisiä.
'Tietäen, että musta aukko muodostettiin ilmeisesti suurella pyöräytyksellä, se rajoittaa supernovan ja/tai tähtien romahtamisen yksityiskohtaisia malleja', Orosz kertoi guesswhozoo.comille sähköpostissa.
Sen nopea pyöritys yhdistettynä hitaaseen etenemiseen galaksin läpi antaa vihjeitä mustan aukon alkuperästä.
Suuri pyörimisnopeus oli todennäköisesti syntymän tuote. Samaan aikaan, jos musta aukko olisi syntynyt supernova-nimisellä tähtiräjähdyksellä, räjähdyksen voima olisi antanut potkun, joka olisi saanut Cygnus X-1: n kulkemaan nopeammin Linnunradan läpi.
Riippumaton tutkimus, joka julkaistiin lähes kymmenen vuotta sitten, viittaa siihen, että musta aukko syntyi tähtien räjähdyksestä ilman räjähdystä, kun massiivinen tähti romahti sisään itsensä supernovan jälkeen.
Kuitenkin Cygnus X-1: n musta aukko näyttää syntyneen suhteellisen lievästä tähtikuolemasta.
'Tässä tapauksessa ei ole ydinpomppua, joka synnyttää massiivisen iskuaallon, joka luo supernovan', Orosz sanoi. 'Suora romahdus voi siis olla suhteellisen lievä tapahtuma, kun katsotaan kaukaa.'
Tällainen muutos olisi antanut Cygnus X-1: lle mahdollisuuden pitää kiinni massasta ja energiasta, jonka useimmat tähtien mustat aukot menettävät väkivaltaisten kuolemiensa aikana.
Seuraa guesswhozoo.comia saadaksesi viimeisimmät avaruustieteen ja etsintäuutiset Twitterissä @Spacedotcom ja päälle Facebook .
