Celá obloha je plná rozptýlenej vysokoenergetickej žiary: kozmického röntgenového pozadia. V posledných rokoch mohli astronómovia ukázať, že toto žiarenie je takmer úplne spojené s jednotlivými objektmi. Podobne Galileo Galilei začiatkom 17. storočia rozdelil svetlo Mliečnej dráhy na jednotlivé hviezdy. Röntgenové pozadie pochádza zo stoviek miliónov supermasívnych čiernych dier, ktoré sa živia hmotou v centrách vzdialených galaxií. Pretože čierne diery hromadia hmotu, pozorujeme ich na röntgenovom pozadí počas ich rastovej fázy. V dnešnom vesmíre sa v centrách prakticky všetkých blízkych galaxií nachádzajú obrovské čierne diery.
Keď hmota vrhá priepasť Čiernej diery, rýchlo sa pohybuje okolo kozmického maelstromu takmer rýchlosťou svetla a je zahrievaná natoľko silno, že pred ňou vyžaruje „posledný výkrik pomoci“ vo forme žiarenia s vysokou energiou. navždy zmizne. Preto sú zdanlivo neviditeľné čierne diery jedným z najsvetlejších objektov vo vesmíre, ak sa dobre živia v centrách tzv. Aktívnych galaxií. Chemické prvky kalu v látke emitujú röntgenové lúče charakteristickej vlnovej dĺžky, a preto ich možno identifikovať pomocou ich spektrálneho odtlačku prsta. Atómy železa železa sú obzvlášť užitočným diagnostickým nástrojom, pretože tento kov je vo vesmíre najhojnejší a pri vysokých teplotách najintenzívnejšie vyžaruje.
Podobným spôsobom ako radarové pasce, pomocou ktorých polícia identifikuje rýchlobežné autá, je možné relativistické rýchlosti atómov železa krúžiacich po čiernej diere merať prostredníctvom zmeny vlnovej dĺžky ich svetla. Kombináciou účinkov predpovedaných Einsteinovou špeciálnou a všeobecnou teóriou relativity sa však v röntgenovom svetle Čiernych otvorov očakáva charakteristicky rozšírený asymetrický profil čiar, t. J. Rozmazaný odtlačok. Špeciálna relativita predpokladá, že pohybujúce sa hodiny bežia pomaly a všeobecná relativita predpovedá, že hodiny sa pohybujú pomaly v blízkosti veľkých hmôt. Oba efekty vedú k posunu svetla vyžarovaného atómami železa do dlhšej časti elektromagnetického spektra. Ak však pozorujeme bočné krúženie v takzvanom „akrečnom disku“ (obr. 1) zboku, svetlo z atómov pretekajúcich smerom k nám sa javí posunuté na kratšie vlnové dĺžky a oveľa jasnejšie ako svetlo, ktoré sa od nás vzdiali. Tieto účinky relativity sú silnejšie, čím bližšie sa hmota dostane k čiernej diere. Vzhľadom na zakrivený priestoročas sú najsilnejšie v rýchlo rotujúcich čiernych dierach. V posledných rokoch boli merania relativistických železných čiar možné v niekoľkých blízkych galaxiách - prvýkrát v roku 1995 pomocou japonského satelitu ASCA.
Teraz vedci okolo Gingertheringer z inštitútu Max-Planck pre mimozemskú fyziku spolu so skupinou Xavier Barcons na španielskom inštitúte Fantica de Cantabria v Santander a Andy Fabian na astronomickom ústave v Cambridge vo Veľkej Británii odkryli relativisticky rozmazaný odtlačok atómov železa v priemernom röntgenovom svetle asi 100 vzdialených čiernych dier röntgenového pozadia (obr. 2). Astrofyzici využili röntgenové observatórium XMM-Newton Európskej vesmírnej agentúry ESA. Nasmerovali prístroj na pole v súhvezdí Veľký vozeň na viac ako 500 hodín a objavili niekoľko sto slabých zdrojov röntgenového žiarenia.
Vďaka expanzii vesmíru sa galaxie od nás vzdialia rýchlosťou narastajúcou s ich vzdialenosťou, a tak sa ich spektrálne čiary objavujú na rôznych vlnových dĺžkach; Astronómovia museli najskôr opraviť röntgenové svetlo všetkých objektov do zvyšku snímky Mliečnej dráhy. Potrebné merania vzdialenosti pre viac ako 100 objektov sa získali pomocou amerického Keck-Telescope. Po spoločnom pridaní svetla zo všetkých objektov boli vedci veľmi prekvapení neočakávane veľkým signálom a charakteristicky rozšíreným tvarom železnej línie.
Zo sily signálu odvodili frakciu atómov železa v nahromadenej hmote. Prekvapivo je chemické množstvo železa vo „výžive“ týchto relatívne mladých čiernych dier asi trikrát vyššie ako v našej slnečnej sústave, ktorá bola vytvorená výrazne neskôr. Centrá galaxií v ranom vesmíre preto museli mať zvlášť účinnú metódu na výrobu železa, pravdepodobne preto, že násilná aktivita formovania hviezd chemickými prvkami v aktívnych galaxiách „rýchlo“ rozmnožuje. Šírka čiary naznačovala, že atómy železa musia vyžarovať pomerne blízko k čiernej diere, čo je v súlade s rýchlo sa otáčajúcimi čiernymi otvormi. Tento záver nachádzajú nepriamo aj iné skupiny, ktoré porovnávali energiu röntgenového pozadia s celkovou hmotnosťou „spiacich“ čiernych dier v blízkych galaxiách.
Pôvodný zdroj: Max Planck Society News Release
Chcete aktualizovať pozadie pracovnej plochy počítača? Tu je niekoľko obrázkov na čiernom pozadí.
