Los astrónomos han medido de manera concluyente el giro de un agujero negro por primera vez mediante la detección de los efectos relativistas alucinantes que deformación del espacio-tiempo en el mismo borde de su horizonte de sucesos - el punto de no retorno, más allá del cual ni siquiera la luz puede escapar.
Mediante el control de emisiones de rayos X de los iones de hierro (átomos de hierro con algunos electrones faltantes) atrapados en el disco de acreción del agujero negro, el borde de rápida rotación interior del disco de materia caliente ha proporcionado información directa acerca de lo rápido que el agujero negro está girando.
Y al hacer esto, una larga controversia que rodea estudios de agujeros negros se han sentado a descansar.
ANÁLISIS: NuSTAR Spies Ravenous Agujeros Negros
La. Girando supermasivos agujeros negros vive en el corazón del núcleo de NGC 1365, una galaxia cercana a unos 56 millones de años luz de distancia
X-Ray Fireworks
Los discos de acreción consistir de cualquier material que se ha alejado demasiado cerca del dominio gravitacional de un agujero negro. Gas, polvo, incluso las estrellas de sucumbir a la fuerza dentro de un núcleo galáctico activo (AGN). Parte del material va a alimentar al agujero negro, mientras que el superávit de la materia es expulsada de los polos del agujero negro, disparando hacia el espacio en forma de chorros de materia viajando casi a la velocidad de la luz, lo que genera una visualización intensa de fuegos artificiales cósmicos.
AGN puede ser deslumbrante, brillando en rayos X - una indicación de que el agujero negro supermasivo que acechan dentro esté alimentando.
Ahora, los astrónomos utilizan datos de la marca new Array Nuclear de la NASA telescopio espectroscópico (NuSTAR) - que fue puesto en órbita terrestre en junio de 2012 - y el observatorio europeo XMM-Newton han utilizado esta radiación de rayos X como una herramienta para medir directamente la girar de agujero negro de NGC 1365.
"El disco de acreción no es lo suficientemente caliente como para generar rayos X en sí, estos rayos X generados en el chorro de brillar en el disco y se reflejan de la misma, emocionante el hierro," Fiona Harrison, profesor de física y astronomía en la California Institute of Technology, en Pasadena, California, y principal investigador de la misión NuSTAR, dijo a Discovery News. "Eso es lo que nos permite ver el disco de acreción - estamos viendo reflejados los rayos X desde el disco."
ANÁLISIS: ¡Sorpresa! NuSTAR Spots flash Agujero Negro Galaxy
"Hemos elegido (NGC 1365), ya que es brillante en rayos-X, y las observaciones anteriores con menos poderosos satélites sugirió que esto podría ser un buen candidato para un estudio", dijo el astrónomo Guido Risaliti, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica , Cambridge, Massachusetts, y el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica y autor principal de la investigación publicada hoy (Feb. 27) en la revista Nature.
El entorno cercano horizonte de eventos del agujero negro es extrema, el tejido del espacio-tiempo está siendo deformado por el giro del agujero negro, arrastrando el borde interior del disco de acreción con él. A medida que el disco de material rápidamente gira - como el vórtice de un embudo de agua por un orificio de obturación - que todavía está emitiendo rayos-X.
La emisión de este componente del disco de acreción por lo tanto, se debe estirar, o corrimiento al rojo, proporcionando a los astrónomos una forma de cuantificar qué tan rápido el agujero negro está girando.
"De hecho, estamos utilizando la rotación del disco para medir el giro del agujero negro", agregó Harrison.
Controversia Astrofisica
Sin embargo, hasta ahora, las mediciones del espectro de emisión de rayos X se han limitado a bajas energías y hay dos explicaciones para la ampliación (rojo-shifting) del espectro de emisión de hierro.
Una teoría es que los rayos X eran desplazada al rojo por el ambiente extremo relativista cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro en rotación. La otra teoría es que los rayos X se estaban oscurecidos por el gas bloqueando la vista del agujero negro central, añadiendo complejidad a la detectada por rayos X de la señal. Por falta de pruebas convincentes de apoyar uno u otro modelo, un astrofísico controversia entró en erupción.
NuSTAR, que detecta más enérgicas emisiones de rayos X, se ha terminado definitivamente esta polémica. La órbita observatorio de rayos X ha detectado previamente indetectables de alta energía de rayos X y proporcionó pruebas concluyentes de que el agujero negro de NGC 1365 está girando - la ampliación de la línea no está por lo tanto causado por la absorción por las nubes de gas.
News: ¿Agujeros negros realmente parece esto?
"Era mi esperanza, y la razón principal científico del proyecto. Por supuesto, muchos colegas prefieren esperar la absorción como la explicación correcta ... pero el proyecto ha sido concebido para resolver este rompecabezas ", dijo Risaliti.
"Lo interesante, sobre todo en el sistema que hemos visto es que sabemos que hay nubes que absorben parciales - los vemos ir por delante del núcleo (galáctico) que provoca la absorción variable en el tiempo ... no es irrazonable suponer que podría estar distorsionando el espectro de una manera que le da grandes líneas ", dijo Harrison. "Pero cuando se agregan los datos NuStar que sólo puede ser descartada. Sí, no hay absorción, pero no se explica la línea de hierro.
"Lo que nos dicen es que el agujero negro tiene que estar girando. Ahora hay un porcentaje máximo de un agujero negro puede girar dada por la relatividad general y que nos está diciendo que este agujero negro está girando cerca de esa tasa. "
ANÁLISIS: 'Esconder' agujeros negros supermasivos Descubierto
Según el equipo de investigación Risaliti y Harrison, el agujero negro de NGC 1365 está girando a una velocidad vertiginosa 84 por ciento de su máximo teórico.
Arrojando luz sobre la evolución Agujero Negro
Así que, aunque anteriores observatorios de rayos X se ha detectado esta línea hierro ampliación de baja energía de rayos X, NuSTAR de datos de alta energía de rayos X muestra de manera concluyente que la ampliación se debe a los efectos relativistas, lo que demuestra que es una medida del negro agujero de giro. ¿Por qué es esto importante?
"Bueno, primero que nada es simplemente genial que estamos viendo los efectos de la relatividad general en el régimen del" campo fuerte ". La mayoría de las pruebas de la relatividad general se realizan en el campo 'débil' ", dijo Harrison, en referencia al hecho de que la mayoría de las pruebas de la relatividad general se realizan en" débiles ", como los campos gravitatorios de la Tierra. NuSTAR está sondeando el borde del campo de gravedad más extrema posible.
Extreme la relatividad general a un lado, ¿qué significa esto para los estudios de los agujeros negros?
"¿Dónde está el agujero negro conseguir su vuelta? Podría tener algún giro cuando nació, pero la mayor parte de ella, sobre todo a estas tasas rápidas, deben ser acumulados como el agujero negro crece ", dijo Harrison. "Se puede acumular debido a que el disco de acreción - como los remolinos de materia sobre el agujero negro se puede añadir spin. Y también el proceso por el cual los agujeros negros se fusionan - cuando dos galaxias se fusionan, sus agujeros negros también fusionar - esto se puede añadir o restar, girar desde el agujero negro.
"Si somos capaces de medir las vueltas de un gran número de agujeros negros, podemos empezar a decir cosas muy concretas sobre la forma en que creció".
Esta investigación no se limita a NGC 1365, sin embargo.
"(NGC 1365 's) propiedades son bastante" normal ", por lo que esperamos encontrar en línea similar ampliar otros (quizá la mayoría) de los agujeros negros supermasivos", dijo Risaliti.
"De hecho, es incluso mejor que esto: ya tenemos la medición de la línea de la ampliación de muchas (~ 20-30) agujeros negros supermasivos. Hasta ahora, sin embargo, no podía estar seguro acerca de la singularidad de la interpretación. Así que nuestro resultado para un agujero negro también valida los estudios previos sobre muchos otros. "
Saber cómo los agujeros negros crecen y se desarrollan es fundamental para la comprensión del desarrollo galáctico. AGNs (accionado por el motor de un voraz agujero negro) pueden impactar dramáticamente la formación de estrellas en una galaxia. Cuanto más sabemos acerca de las tasas de agujeros negros de giro, más podemos ser capaces de entender el ciclo de vida de toda una galaxia.
Incluso, puede ser capaz de utilizar estos datos para hacer un poco de arqueología galáctica y preguntarse si una galaxia que se dio fue en realidad el resultado de una fusión galáctica.
"Lo que me entusiasma es el hecho de que somos capaces de hacer esto por los agujeros negros muy masivos en los centros de las galaxias, pero también podemos hacer la misma medición de agujeros negros en nuestra galaxia ... agujeros negros que resultaron de la explosión de una estrella ... El hecho de que podamos extender este de miles de millones de masas solares hasta 10 masas solares es muy bueno ", concluyó Harrison.
Mediante el control de emisiones de rayos X de los iones de hierro (átomos de hierro con algunos electrones faltantes) atrapados en el disco de acreción del agujero negro, el borde de rápida rotación interior del disco de materia caliente ha proporcionado información directa acerca de lo rápido que el agujero negro está girando.
Y al hacer esto, una larga controversia que rodea estudios de agujeros negros se han sentado a descansar.
ANÁLISIS: NuSTAR Spies Ravenous Agujeros Negros
La. Girando supermasivos agujeros negros vive en el corazón del núcleo de NGC 1365, una galaxia cercana a unos 56 millones de años luz de distancia
X-Ray Fireworks
Los discos de acreción consistir de cualquier material que se ha alejado demasiado cerca del dominio gravitacional de un agujero negro. Gas, polvo, incluso las estrellas de sucumbir a la fuerza dentro de un núcleo galáctico activo (AGN). Parte del material va a alimentar al agujero negro, mientras que el superávit de la materia es expulsada de los polos del agujero negro, disparando hacia el espacio en forma de chorros de materia viajando casi a la velocidad de la luz, lo que genera una visualización intensa de fuegos artificiales cósmicos.
AGN puede ser deslumbrante, brillando en rayos X - una indicación de que el agujero negro supermasivo que acechan dentro esté alimentando.
Ahora, los astrónomos utilizan datos de la marca new Array Nuclear de la NASA telescopio espectroscópico (NuSTAR) - que fue puesto en órbita terrestre en junio de 2012 - y el observatorio europeo XMM-Newton han utilizado esta radiación de rayos X como una herramienta para medir directamente la girar de agujero negro de NGC 1365.
"El disco de acreción no es lo suficientemente caliente como para generar rayos X en sí, estos rayos X generados en el chorro de brillar en el disco y se reflejan de la misma, emocionante el hierro," Fiona Harrison, profesor de física y astronomía en la California Institute of Technology, en Pasadena, California, y principal investigador de la misión NuSTAR, dijo a Discovery News. "Eso es lo que nos permite ver el disco de acreción - estamos viendo reflejados los rayos X desde el disco."
ANÁLISIS: ¡Sorpresa! NuSTAR Spots flash Agujero Negro Galaxy
"Hemos elegido (NGC 1365), ya que es brillante en rayos-X, y las observaciones anteriores con menos poderosos satélites sugirió que esto podría ser un buen candidato para un estudio", dijo el astrónomo Guido Risaliti, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica , Cambridge, Massachusetts, y el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica y autor principal de la investigación publicada hoy (Feb. 27) en la revista Nature.
El entorno cercano horizonte de eventos del agujero negro es extrema, el tejido del espacio-tiempo está siendo deformado por el giro del agujero negro, arrastrando el borde interior del disco de acreción con él. A medida que el disco de material rápidamente gira - como el vórtice de un embudo de agua por un orificio de obturación - que todavía está emitiendo rayos-X.
La emisión de este componente del disco de acreción por lo tanto, se debe estirar, o corrimiento al rojo, proporcionando a los astrónomos una forma de cuantificar qué tan rápido el agujero negro está girando.
"De hecho, estamos utilizando la rotación del disco para medir el giro del agujero negro", agregó Harrison.
Controversia Astrofisica
Sin embargo, hasta ahora, las mediciones del espectro de emisión de rayos X se han limitado a bajas energías y hay dos explicaciones para la ampliación (rojo-shifting) del espectro de emisión de hierro.
Una teoría es que los rayos X eran desplazada al rojo por el ambiente extremo relativista cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro en rotación. La otra teoría es que los rayos X se estaban oscurecidos por el gas bloqueando la vista del agujero negro central, añadiendo complejidad a la detectada por rayos X de la señal. Por falta de pruebas convincentes de apoyar uno u otro modelo, un astrofísico controversia entró en erupción.
NuSTAR, que detecta más enérgicas emisiones de rayos X, se ha terminado definitivamente esta polémica. La órbita observatorio de rayos X ha detectado previamente indetectables de alta energía de rayos X y proporcionó pruebas concluyentes de que el agujero negro de NGC 1365 está girando - la ampliación de la línea no está por lo tanto causado por la absorción por las nubes de gas.
News: ¿Agujeros negros realmente parece esto?
"Era mi esperanza, y la razón principal científico del proyecto. Por supuesto, muchos colegas prefieren esperar la absorción como la explicación correcta ... pero el proyecto ha sido concebido para resolver este rompecabezas ", dijo Risaliti.
"Lo interesante, sobre todo en el sistema que hemos visto es que sabemos que hay nubes que absorben parciales - los vemos ir por delante del núcleo (galáctico) que provoca la absorción variable en el tiempo ... no es irrazonable suponer que podría estar distorsionando el espectro de una manera que le da grandes líneas ", dijo Harrison. "Pero cuando se agregan los datos NuStar que sólo puede ser descartada. Sí, no hay absorción, pero no se explica la línea de hierro.
"Lo que nos dicen es que el agujero negro tiene que estar girando. Ahora hay un porcentaje máximo de un agujero negro puede girar dada por la relatividad general y que nos está diciendo que este agujero negro está girando cerca de esa tasa. "
ANÁLISIS: 'Esconder' agujeros negros supermasivos Descubierto
Según el equipo de investigación Risaliti y Harrison, el agujero negro de NGC 1365 está girando a una velocidad vertiginosa 84 por ciento de su máximo teórico.
Arrojando luz sobre la evolución Agujero Negro
Así que, aunque anteriores observatorios de rayos X se ha detectado esta línea hierro ampliación de baja energía de rayos X, NuSTAR de datos de alta energía de rayos X muestra de manera concluyente que la ampliación se debe a los efectos relativistas, lo que demuestra que es una medida del negro agujero de giro. ¿Por qué es esto importante?
"Bueno, primero que nada es simplemente genial que estamos viendo los efectos de la relatividad general en el régimen del" campo fuerte ". La mayoría de las pruebas de la relatividad general se realizan en el campo 'débil' ", dijo Harrison, en referencia al hecho de que la mayoría de las pruebas de la relatividad general se realizan en" débiles ", como los campos gravitatorios de la Tierra. NuSTAR está sondeando el borde del campo de gravedad más extrema posible.
Extreme la relatividad general a un lado, ¿qué significa esto para los estudios de los agujeros negros?
"¿Dónde está el agujero negro conseguir su vuelta? Podría tener algún giro cuando nació, pero la mayor parte de ella, sobre todo a estas tasas rápidas, deben ser acumulados como el agujero negro crece ", dijo Harrison. "Se puede acumular debido a que el disco de acreción - como los remolinos de materia sobre el agujero negro se puede añadir spin. Y también el proceso por el cual los agujeros negros se fusionan - cuando dos galaxias se fusionan, sus agujeros negros también fusionar - esto se puede añadir o restar, girar desde el agujero negro.
"Si somos capaces de medir las vueltas de un gran número de agujeros negros, podemos empezar a decir cosas muy concretas sobre la forma en que creció".
Esta investigación no se limita a NGC 1365, sin embargo.
"(NGC 1365 's) propiedades son bastante" normal ", por lo que esperamos encontrar en línea similar ampliar otros (quizá la mayoría) de los agujeros negros supermasivos", dijo Risaliti.
"De hecho, es incluso mejor que esto: ya tenemos la medición de la línea de la ampliación de muchas (~ 20-30) agujeros negros supermasivos. Hasta ahora, sin embargo, no podía estar seguro acerca de la singularidad de la interpretación. Así que nuestro resultado para un agujero negro también valida los estudios previos sobre muchos otros. "
Saber cómo los agujeros negros crecen y se desarrollan es fundamental para la comprensión del desarrollo galáctico. AGNs (accionado por el motor de un voraz agujero negro) pueden impactar dramáticamente la formación de estrellas en una galaxia. Cuanto más sabemos acerca de las tasas de agujeros negros de giro, más podemos ser capaces de entender el ciclo de vida de toda una galaxia.
Incluso, puede ser capaz de utilizar estos datos para hacer un poco de arqueología galáctica y preguntarse si una galaxia que se dio fue en realidad el resultado de una fusión galáctica.
"Lo que me entusiasma es el hecho de que somos capaces de hacer esto por los agujeros negros muy masivos en los centros de las galaxias, pero también podemos hacer la misma medición de agujeros negros en nuestra galaxia ... agujeros negros que resultaron de la explosión de una estrella ... El hecho de que podamos extender este de miles de millones de masas solares hasta 10 masas solares es muy bueno ", concluyó Harrison.