Các nhà khoa học đã cùng nhau thực hiện hành trình của một bó vật chất cam chịu khi nó quay quanh một lỗ đen bốn lần, một quan sát đầu tiên. Kỹ thuật của họ cung cấp một phương pháp mới để đo khối lượng của lỗ đen; và điều này có thể cho phép thử nghiệm thuyết hấp dẫn Einstein Einstein ở một mức độ ít người nghĩ là có thể.
Một nhóm do Tiến sĩ Kazushi Iwasawa tại Viện Thiên văn học (IoA) ở Cambridge, Anh dẫn đầu, đã lần theo dấu vết của khí nóng trong suốt một ngày khi nó quất quanh hố đen siêu lớn ở cùng khoảng cách Trái đất quay quanh Mặt trời. Tuy nhiên, nhanh chóng bởi lực hấp dẫn cực độ của lỗ đen, quỹ đạo mất khoảng một phần tư mỗi ngày thay vì một năm.
Các nhà khoa học có thể tính toán khối lượng của lỗ đen bằng cách cắm các phép đo cho năng lượng của ánh sáng, khoảng cách của nó với lỗ đen và thời gian nó quay quanh lỗ đen - một cuộc hôn nhân của thuyết tương đối rộng của Einstein và là người già tốt- vật lý Keplerian thời trang.
Iwasawa và đồng nghiệp của ông tại IoA, Tiến sĩ Giovanni Miniutti, trình bày kết quả này hôm nay trong cuộc họp báo trên web ở New Orleans tại cuộc họp của Phòng Vật lý thiên văn Năng lượng cao của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ. Tiến sĩ Andrew Fabian của IoA tham gia cùng họ trong một bài báo xuất hiện trong số phát hành sắp tới của Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia. Dữ liệu được lấy từ đài quan sát XMM-Newton của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.
Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu một thiên hà có tên NGC 3516, cách khoảng 100 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Ursa Major, quê hương của Bắc Đẩu (hay, Cái cày). Thiên hà này được cho là chứa một lỗ đen siêu lớn trong lõi của nó. Khí ở khu vực trung tâm này phát sáng trong bức xạ tia X khi nó được nung nóng đến hàng triệu độ dưới lực của trọng lực lỗ đen.
XMM-Newton thu được các đặc điểm quang phổ từ ánh sáng xung quanh lỗ đen, được hiển thị trên máy quang phổ với các gai cho thấy mức năng lượng nhất định, tương tự như các đường răng cưa của máy đo nhịp tim. Trong quá trình quan sát kéo dài cả ngày, XMM đã bắt được một ngọn lửa từ khí kích thích quay quanh lỗ đen khi nó quất khoảng bốn lần. Đây là thông tin quan trọng cần thiết để đo khối lượng lỗ đen.
Các nhà khoa học đã biết khoảng cách của khí từ lỗ đen từ đặc điểm quang phổ của nó. (Mức độ dịch chuyển của lực hấp dẫn, hoặc sự rút năng lượng do vạch quang phổ tiết lộ, có liên quan đến mức độ gần của vật thể với lỗ đen.) Với thời gian và khoảng cách quỹ đạo, các nhà khoa học có thể xác định được phép đo khối lượng - trong khoảng 10 triệu và 50 triệu khối lượng mặt trời, phù hợp với các giá trị thu được với các kỹ thuật khác.
Mặc dù việc tính toán rất đơn giản, việc phân tích để hiểu về chu kỳ quỹ đạo của tia X-quang là mới và phức tạp. Về cơ bản, các nhà khoa học đã phát hiện ra một chu kỳ lặp đi lặp lại bốn lần: một sự điều biến trong cường độ ánh sáng, kèm theo một dao động trong năng lượng ánh sáng. Năng lượng và chu kỳ quan sát phù hợp với cấu hình của ánh sáng bị dịch chuyển một cách hấp dẫn (năng lượng đánh cắp trọng lực) và Doppler dịch chuyển (một sự mất và mất năng lượng khi vật chất quay quanh di chuyển ra xa chúng ta).
Kỹ thuật phân tích ngụ ý, đối với nhóm khoa học này, thật bất ngờ, thế hệ đài quan sát tia X hiện tại có thể đạt được những thành tựu đáng kể trong việc đo khối lượng lỗ đen, mặc dù có các quan sát dài và hệ thống lỗ đen với pháo sáng kéo dài. Dựa trên thông tin này, các nhiệm vụ được đề xuất như Constname-X hoặc XEUS có thể tiến sâu hơn vào việc kiểm tra toán Einstein Einstein trong phòng thí nghiệm cực kỳ hấp dẫn.
Nguồn gốc: Phát hành Tin tức của Viện Thiên văn học
