Mảng kính thiên văn quang phổ hạt nhân của NASA (NuSTAR) đã ghi lại một sự kiện ngoạn mục: một lỗ đen siêu lớn hấp dẫn kéo theo ánh sáng tia X gần đó.
Chỉ trong vài ngày, corona - một đám mây hạt di chuyển gần tốc độ ánh sáng - rơi xuống hố đen. Các quan sát này là một bài kiểm tra mạnh mẽ về thuyết tương đối rộng của Einstein, trong đó nói rằng lực hấp dẫn có thể bẻ cong không-thời gian, kết cấu hình thành vũ trụ của chúng ta và ánh sáng truyền qua nó.
Gần đây, corona đã sụp đổ về phía lỗ đen, với kết quả là lực hấp dẫn mãnh liệt của lỗ đen đã kéo tất cả ánh sáng xuống đĩa xung quanh, nơi vật chất đang xoắn ốc vào bên trong, đồng tác giả Michael Parker từ Viện Thiên văn học ở Cambridge, Hoa Kỳ Vương quốc, trong một thông cáo báo chí.
Hố đen siêu lớn, được gọi là Markarian 335, cách Trái đất khoảng 324 triệu năm ánh sáng theo hướng của chòm sao Pegasus. Một hệ thống cực đoan như vậy ép khoảng 10 triệu lần khối lượng Mặt trời của chúng ta vào một khu vực chỉ bằng 30 lần đường kính của Mặt trời. Nó quay nhanh đến mức không gian và thời gian bị kéo lê xung quanh.
Vệ tinh NASA Swift Swift đã theo dõi Mrk 335 trong nhiều năm, gần đây nhận thấy sự thay đổi đáng kể về độ sáng tia X của nó. Vì vậy, NuSTAR đã được chuyển hướng để có cái nhìn thứ hai về hệ thống.
NuSTAR đã thu thập tia X từ các lỗ đen và các ngôi sao sắp chết trong hai năm qua. Chuyên môn của nó là phân tích các tia X năng lượng cao trong phạm vi từ 3 đến 79 kiloelectron vôn. Quan sát trong ánh sáng tia X năng lượng thấp hơn cho thấy một lỗ đen bị che khuất bởi những đám mây khí và bụi. Nhưng NuSTAR có thể có một cái nhìn chi tiết về những gì mà xảy ra ở gần chân trời sự kiện, khu vực xung quanh một hình dạng lỗ đen mà ánh sáng không còn có thể thoát khỏi lực hấp dẫn.
Cụ thể, NuSTAR có thể nhìn thấy ánh sáng trực tiếp corona, và ánh sáng phản xạ của nó tắt khỏi đĩa bồi tụ. Nhưng trong trường hợp này, ánh sáng bị mờ do sự kết hợp của một vài yếu tố. Đầu tiên, sự thay đổi doppler đang ảnh hưởng đến đĩa quay. Ở phía quay xa chúng ta, ánh sáng được chuyển sang bước sóng đỏ hơn (và do đó năng lượng thấp hơn), trong khi ở phía quay về phía chúng ta, ánh sáng được chuyển sang bước sóng xanh hơn (và do đó năng lượng cao hơn). Một hiệu ứng thứ hai có liên quan đến tốc độ khổng lồ của lỗ đen quay tròn. Và một hiệu ứng cuối cùng là từ trọng lực của lỗ đen, kéo theo ánh sáng, khiến nó mất năng lượng.
Tất cả những yếu tố này làm cho ánh sáng bị nhòe.
Một cách hấp dẫn, các quan sát của NuSTAR cũng tiết lộ rằng độ bám của lỗ đen hấp dẫn của trọng lực đã kéo ánh sáng corona vào phần bên trong của đĩa bồi tụ, chiếu sáng nó tốt hơn. NASA giải thích rằng như thể ai đó đã chiếu đèn pin cho các nhà thiên văn học, corona dịch chuyển đã thắp sáng khu vực chính xác mà họ muốn nghiên cứu.
Chúng tôi vẫn không hiểu chính xác làm thế nào corona được sản xuất hoặc tại sao nó thay đổi hình dạng, nhưng chúng tôi thấy nó chiếu sáng vật chất xung quanh lỗ đen, cho phép chúng tôi nghiên cứu các khu vực rất gần với các hiệu ứng được mô tả bởi thuyết tương đối rộng của Einstein trở nên nổi bật, chuyên gia điều tra chính của NuSTAR Fiona Harrison thuộc Viện Công nghệ California cho biết. Khả năng chưa từng có trong việc quan sát điều này và các sự kiện tương tự cho phép chúng ta nghiên cứu các hiệu ứng uốn cong ánh sáng cực đoan nhất của thuyết tương đối rộng.
Dữ liệu mới có thể sẽ làm sáng tỏ những coronas bí ẩn này, nơi các định luật vật lý được đẩy đến giới hạn của chúng.
Bài báo đã được xuất bản trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia và có sẵn trực tuyến.
