Tett på: sorte hull

Den ene oppdagelsen omfatter et sort hull på størrelse med Solen og befinner seg i vår egen galakse, Melkeveien. Forskere oppdaget strømmer av gass som ser ut til å bølge seg på vei inn mot hullet, den sære formen er et bevis på at sorte hull påvirker romgeometrien rundt seg på ganske ekstreme måter.

En bildeserie som viser ''frame dragging''.(NASA)

Effekten det er snakk om heter på engelsk "frame dragging", eller "romtrekking", og er en ekstrem konsekvens av Einsteins teorier. I følge den generelle relativitetsteorien vil ekstreme gravitasjonskrefter virke inn på det geometriske rommet rundt seg. Det kan sammenlignes med ei kule av grovt materiale som roterer i et glass med honning. Kulens ytterside er så ru at den vil dra med seg de innerste delene av honningen slik at man får en slags malstrøm inn mot sentrum. I virkeligheten er kulen det sorte hullet, "ruheten" er gravitasjonskraften og honningen er selve rommet! Gass som strømmer inn mot hullet vil følge formen på rommet og vil for oss se ut til å ha en bølgende form.

En graf som viser teoretisk oppførselen til tre legemer i forskjellige avstand og dermed forskjellige hastigheter til et sort hull. Det innerste legemet vil ha størst fart og den raske rødfargede sinusbølgen. Det ytterste legemet er mer langsom og vil ligne på det blå sinusbølgen.(Lance Miller)

Den andre oppdagelsen handler om et supermassivt sort hull i en galakse over 170 millioner lysår unna. Sorte hull eter materie i form av gass men du vil aldri se en stråle gass som lander midt oppe i hullet. Istedetfor vil gassen rotere i en enorm skive - en såkalt akkresjonskive (accretion disk) - der hastigheten på gassen øker jo nærmere hullet det er. Fordi skiven ikke roterer som et fast legeme, vil hvert "lag" av gass med forskjellige avstander fra hullet bli gnidd inntil hverandre og varmes opp. Hastigheten innerst mot hullet nærmer seg lyshastigheten som igjen betyr at temperaturen blir ekstrem! Det er denne gassen vi ser, idet den prøver å kvitte seg med varme i form av fotoner. Kvasarer er egentlig galaksekjerner der vi ser noenlunde rett på et sort hull der sikten inn til sentrum av akkresjonsskiven er nesten helt fri fra omkringliggende stjerner.

For første gang har vi klart å observere individuelle "klumper" av gass i det de går i stadig mindre bane rundt det sorte hullet. Forskerne klarte å ta tiden på hele tre forskjellige klumper ekstremt varm jerngass med en hastighet på 32.000 kilometer i sekundet, mer enn 10 prosent av lyshastigheten.

"Å kalkulere hastigheten og massen til det sorte hullet var enkelt ved direkte anvendelse av Dopplereffekten," sier Dr. Ian George, ved Goddard Space Flight Center. "Energien til lyset fra regionen vil se ut til å øke når gassen beveger seg mot deg, og avta når den beveger seg fra deg. Det er det samme fenomenet, dog med lyd og ikke lys, når en ambulanse kjører forbi og du hører at tonen faller akkurat når den passerer."

Her er de faktiske observasjonsdata av de tre jerngassklumpene.(Jane Turner & Lance Miller)

Når de lagde en graf av tiden langs x-aksen og fotonenes energi langs y-aksen, fant de nesten en perfekt sinusbølge fra hver av de tre klumpene. Bredden mellom bølgetoppene er proposjonal med massen til det sorte hullet og høyden er relatert til vinkelen akkresjonsskiven har i forhold til synsretningen.

Med en kjent masse og omløpsperiode, kunne de regne ut hastigheten ved hjelp av tradisjonell fysikk utviklet av Isaac Newton. Forskere bruker disse metodene hele tiden i vårt eget solsystem. For eksempel, hvis Solen var større, eller Jorden gikk tettere inntil Solen, ville omløpsperioden vår bli mindre fordi gravitasjonskreftene ville være større. Med andre ord, avstand og gravitasjon bestemmer hastigheten og formen på omløpet. Vet du en kan du beregne den andre.

Forskerteamet ble ledet av Dr. Jane Turner som jobber ved Goddard Space Flight Center i NASA og universitetet i Maryland Baltimore County. Dr. Turner sier til NASA at hvis det sorte hullet var plassert midt i solsystemet vårt, ville vi, i et kort øyeblikk før vi ble slukt, se det den sorte horisonten av "ingenting" nesten helt ut til banen til Merkur. De tre klumpene av jernholdig gass ville befinne seg på en avstand tilsvarende banen til Jupiter. Gassen ville brukt kun 27 timer på et kretsløp mens Jupiter bruker 12 år.

A Race Round a Black Hole

Matter Surfs on Ripples of Space Time Around Black Hole