Første bevis på, at der findes dykområder omkring sorte huller i rummet

Et internationalt hold ledet af forskere ved Oxford University Physics har bevist, at Einstein havde ret i en nøgleforudsigelse vedrørende sorte huller. Ved at bruge røntgendata til at teste Einsteins tyngdekraftsteori giver deres undersøgelse det første observationelle bevis på, at der eksisterer en "dykke-region" omkring sorte huller:et område, hvor stof stopper med at cirkle rundt om hullet og i stedet falder lige ind. Desuden fandt holdet. at denne region udøver nogle af de stærkeste gravitationskræfter, der endnu er identificeret i galaksen. Resultaterne er blevet offentliggjort i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

De nye resultater er en del af omfattende undersøgelser af fremragende mysterier omkring sorte huller udført af astrofysikere ved Oxford University Physics. Denne undersøgelse fokuserede på mindre sorte huller relativt tæt på Jorden ved hjælp af røntgendata indsamlet fra NASAs rumbaserede Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) og Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) teleskoper. Senere i år håber et andet Oxford-hold at komme tættere på at optage de første videoer af større, fjernere sorte huller som en del af et europæisk initiativ.

I modsætning til Newtons tyngdekraftsteori siger Einsteins teori, at tilstrækkelig tæt på et sort hul er det umuligt for partikler at følge cirkulære baner sikkert. I stedet "dykker de" de hurtigt mod det sorte hul tæt på lysets hastighed. Oxford-undersøgelsen vurderede denne region i dybden for første gang ved at bruge røntgendata til at opnå en bedre forståelse af kraften genereret af sorte huller.

"Dette er det første kig på, hvordan plasma, skrællet fra yderkanten af ​​en stjerne, gennemgår sit sidste fald ind i midten af ​​et sort hul, en proces, der sker i et system omkring ti tusinde lysår væk," sagde Dr. Andrew Mummery , fra Oxford University Physics, der ledede undersøgelsen. "Det, der virkelig er spændende er, at der er mange sorte huller i galaksen, og vi har nu en stærk ny teknik til at bruge dem til at studere de stærkeste kendte gravitationsfelter."

"Einsteins teori forudsagde, at dette sidste dyk ville eksistere, men det er første gang, vi har været i stand til at påvise, at det sker," fortsatte Dr. Mummery. "Tænk på det som en flod, der bliver til et vandfald - hidtil har vi kigget på floden. Dette er vores første syn af vandfaldet."

"Vi mener, at dette repræsenterer en spændende ny udvikling i studiet af sorte huller, der giver os mulighed for at undersøge dette sidste område omkring dem. Først da kan vi fuldt ud forstå tyngdekraften," tilføjede Mummery. "Dette sidste dyk af plasma sker helt i kanten af ​​et sort hul og viser stof, der reagerer på tyngdekraften i sin stærkest mulige form."

Astrofysikere har i nogen tid forsøgt at forstå, hvad der sker tæt på det sorte huls overflade og gør dette ved at studere skiver af materiale, der kredser omkring dem. Der er et sidste område af rumtid, kendt som det faldende område, hvor det er umuligt at stoppe en endelig nedstigning i det sorte hul, og den omgivende væske er effektivt dømt.

Debat mellem astrofysikere har været i gang i mange årtier om, hvorvidt den såkaldte dykkeregion ville være sporbar. Oxford-teamet har brugt de sidste par år på at udvikle modeller for det og demonstrerer i den netop offentliggjorte undersøgelse sin første bekræftede påvisning fundet ved hjælp af røntgenteleskoper og data fra den internationale rumstation.

Mens denne undersøgelse fokuserer på små sorte huller tættere på Jorden, er et andet studiehold fra Oxford University Physics en del af et europæisk initiativ til at bygge et nyt teleskop, The Africa Millimeter Telescope, som i høj grad ville forbedre vores evne til at lave direkte billeder af sorte huller . Der er allerede sikret over 10 millioner euro-finansiering, hvoraf en del vil støtte adskillige første ph.d.'er i astrofysik for University of Namibia, i tæt samarbejde med Oxford Physics University-teamet.

Det nye teleskop forventes for første gang at muliggøre observation og filmoptagelse af store sorte huller i midten af ​​vores egen galakse såvel som langt udenfor. Som med de små sorte huller forventes store sorte huller at have en såkaldt "begivenhedshorisont", der trækker materiale fra rummet mod deres centrum i en spiral, mens det sorte hul roterer. Disse repræsenterer næsten ufattelige energikilder, og holdet håber at kunne observere – og filme – dem rotere for første gang.

Undersøgelsen "Continuum emission from within the plunging region of black hole discs" er blevet offentliggjort i Monthly Notices of the Astronomical Society.