Toàn bộ bầu trời tràn ngập một ánh sáng năng lượng cao lan tỏa: nền tia X vũ trụ. Trong những năm qua, các nhà thiên văn học có thể chỉ ra rằng bức xạ này gần như hoàn toàn có thể được liên kết với các vật thể riêng lẻ. Tương tự, Galileo Galilei vào đầu thế kỷ 17 đã giải quyết ánh sáng của Dải Ngân hà thành các ngôi sao riêng lẻ. Nền tia X bắt nguồn từ hàng trăm triệu Lỗ đen siêu lớn, chúng ăn từ vật chất ở trung tâm của các hệ thống thiên hà xa xôi. Bởi vì các Hố đen đang tích tụ khối lượng, chúng tôi quan sát chúng trong nền tia X trong giai đoạn tăng trưởng của chúng. Trong vũ trụ ngày nay, các lỗ đen khổng lồ được tìm thấy ở trung tâm của tất cả các thiên hà gần đó.
Khi vật chất lao xuống vực thẳm của Hố đen, nó chạy xung quanh khối lượng vũ trụ gần như với vận tốc ánh sáng và nóng lên rất mạnh, đến nỗi nó phát ra tiếng kêu cuối cùng của nó khi giúp đỡ dưới dạng bức xạ năng lượng cao, trước khi nó tan biến mãi mãi Do đó, Lỗ đen vô hình chính thức là một trong những vật thể phát sáng nhất trong vũ trụ, nếu chúng được nuôi dưỡng tốt ở trung tâm của cái gọi là các thiên hà hoạt động. Các nguyên tố cal hóa học trong vật chất phát ra tia X có bước sóng đặc trưng và do đó có thể được xác định thông qua dấu vân tay quang phổ của chúng. Nguyên tử của sắt nguyên tố là một công cụ chẩn đoán đặc biệt hữu ích, bởi vì kim loại này có nhiều nhất trong vũ trụ và tỏa ra mạnh nhất ở nhiệt độ cao.
Theo cách tương tự như bẫy radar, mà cảnh sát xác định xe ô tô đang chạy quá tốc độ, tốc độ tương đối tính của các nguyên tử sắt xoay quanh Hố đen có thể được đo thông qua sự thay đổi bước sóng ánh sáng của chúng. Tuy nhiên, thông qua sự kết hợp các hiệu ứng được dự đoán bởi thuyết tương đối đặc biệt và tổng quát của Einstein, một cấu hình đường không đối xứng được mở rộng đặc trưng, tức là một dấu vân tay bị mờ được dự kiến trong ánh sáng tia X của Lỗ đen. Thuyết tương đối đặc biệt cho rằng đồng hồ chuyển động chạy chậm, và thuyết tương đối rộng dự đoán rằng đồng hồ chạy chậm trong vùng lân cận của khối lượng lớn. Cả hai hiệu ứng này đều dẫn đến sự dịch chuyển ánh sáng phát ra từ các nguyên tử sắt thành phần bước sóng dài hơn của phổ điện từ. Tuy nhiên, nếu chúng ta quan sát vật chất quay vòng trong cái gọi là đĩa bồi bồi (Hình 1) từ bên cạnh, ánh sáng từ các nguyên tử chạy về phía chúng ta dường như chuyển sang bước sóng ngắn hơn và sáng hơn nhiều so với việc di chuyển ra xa chúng ta. Những ảnh hưởng của Thuyết tương đối này càng mạnh, vật chất càng tiến gần đến lỗ đen. Do không thời gian cong, chúng mạnh nhất trong các Hố đen quay nhanh. Trong những năm qua, các phép đo dòng sắt tương đối tính đã có thể xảy ra ở một vài thiên hà gần đó - lần đầu tiên vào năm 1995 với vệ tinh ASCA của Nhật Bản.
Bây giờ các nhà nghiên cứu xung quanh G 'nther Hasinger của Viện Vật lý ngoài trái đất Max-Planck, cùng với nhóm Xavier Barcons tại Viện nghiên cứu Tây Ban Nha ở Santander và Andy Fabian tại Viện Thiên văn học ở Cambridge, Vương quốc Anh đã phát hiện ra dấu vân tay tương đối mờ của các nguyên tử sắt trong ánh sáng tia X trung bình của khoảng 100 Lỗ đen xa xôi của nền tia X (Hình 2). Các nhà vật lý thiên văn sử dụng đài quan sát tia X X-Newton của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA. Họ đã chỉ dụng cụ đến một trường trong chòm sao Bắc Đẩu trong hơn 500 giờ và phát hiện ra hàng trăm nguồn tia X yếu.
Do sự giãn nở của Vũ trụ, các thiên hà di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ tăng dần theo khoảng cách của chúng và do đó các vạch quang phổ của chúng xuất hiện ở các bước sóng khác nhau; các nhà thiên văn học trước tiên phải điều chỉnh ánh sáng tia X của tất cả các vật thể vào khung còn lại của Dải Ngân hà. Các phép đo khoảng cách cần thiết cho hơn 100 vật thể thu được bằng Kính thiên văn Keck của Mỹ. Sau khi có thêm ánh sáng từ tất cả các vật thể, các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên về tín hiệu lớn bất ngờ và hình dạng mở rộng đặc trưng của đường sắt.
Từ cường độ của tín hiệu, họ đã suy ra phần nguyên tử sắt trong vật chất được bồi đắp. Đáng ngạc nhiên, sự phong phú về hóa học của sắt trong dinh dưỡng của Hồi giáo của các Hố đen tương đối trẻ này cao hơn khoảng ba lần so với hệ Mặt trời của chúng ta, thứ đã được tạo ra sau đó. Do đó, các trung tâm của các thiên hà trong vũ trụ ban đầu phải có một phương pháp đặc biệt hiệu quả để sản xuất sắt, có thể là do hoạt động hình thành sao dữ dội. Giống chó này tạo ra các nguyên tố hóa học khá nhanh trong các thiên hà hoạt động. Độ rộng của vạch chỉ ra rằng các nguyên tử sắt phải tỏa ra khá gần với lỗ đen, phù hợp với các Lỗ đen quay nhanh. Kết luận này cũng được tìm thấy một cách gián tiếp bởi các nhóm khác, những người đã so sánh năng lượng trong nền tia X với tổng khối lượng của Lỗ đen không hoạt động ở các thiên hà gần đó.
Nguồn gốc: Bản tin xã hội Max Planck
Bạn muốn cập nhật nền máy tính của bạn? Dưới đây là một số hình ảnh nền đen.
