Lubang Hitam Memancarkan Suar Jauh Dari Kami, Tetapi Graviti Ketegangannya Mengubah Letupan Kembali ke Arah Kami
Pada tahun 1916, Albert Einstein meletakkan sentuhan akhir pada Teori Relativiti Amnya, sebuah perjalanan yang bermula pada tahun 1905 dengan percubaannya untuk menyelaraskan teori graviti Newton sendiri dengan undang-undang elektromagnetisme. Setelah lengkap, teori Einstein memberikan penerangan bersatu tentang graviti sebagai sifat geometri kosmos, di mana objek besar mengubah kelengkungan ruang masa, menjejaskan segala-galanya di sekelilingnya.
Lebih-lebih lagi, persamaan medan Einstein meramalkan kewujudan lubang hitam, objek yang sangat besar sehingga cahaya pun tidak dapat melarikan diri dari permukaannya. GR juga meramalkan bahawa lubang hitam akan membengkokkan cahaya di persekitarannya, kesan yang boleh digunakan oleh ahli astronomi untuk memerhati objek yang lebih jauh. Bergantung pada teknik ini, pasukan saintis antarabangsa membuat pencapaian yang tidak pernah berlaku sebelum ini dengan memerhati cahaya yang disebabkan oleh suar sinar-X yang berlaku di sebalik lubang hitam .
Pasukan ini diketuai oleh Dr. Dan Wilkins, seorang ahli astrofizik dengan Institut Kavli untuk Astrofizik Zarah dan Kosmologi di Universiti Stanford dan Fellow Einstein NASA. Beliau disertai oleh penyelidik dari Universiti Saint Mary di Halifax , Nova Scotia; yang Institut Gravitasi dan Kosmos di Universiti Negeri Pennsylvania, dan Institut Penyelidikan Angkasa Lepas SRON Belanda .
Rajah menunjukkan bagaimana graviti melampau lohong hitam akan menjadikan gema sinar-X kelihatan dari sisi jauhnya. Kredit: ESA
Menggunakan ESA XMM-Newton dan NASA NuSTAR teleskop angkasa, Wilkins dan pasukannya memerhatikan suar sinar-X terang yang datang dari sekitar lubang hitam supermasif (SMBH) yang terletak di tengah I Zwicky 1 – galaksi lingkaran yang terletak 1,800 tahun cahaya dari Bumi. Ahli astronomi tidak menjangkakan untuk melihat ini, tetapi disebabkan graviti melampau SMBH (yang berasal dari 10 juta jisim Suria), suar dari belakangnya dapat dilihat oleh XMM-Newton dan NuSTAR.
Penemuan itu dibuat semasa tinjauan yang direka untuk mengetahui lebih lanjut tentang cahaya X-ray yang terang dan misteri yang mengelilingi ufuk peristiwa lubang hitam. 'Corona' ini (sebagaimana nama panggilannya) dianggap sebagai hasil daripada gas yang jatuh secara berterusan ke dalam lubang hitam dan membentuk cakera berputar di sekelilingnya. Apabila cincin itu dipercepatkan kepada hampir kelajuan cahaya, ia dipanaskan hingga berjuta-juta darjah dan menghasilkan medan magnet yang dipintal menjadi simpulan.
Akhirnya, medan ini akan dipintal sehingga ia terputus dan melepaskan semua tenaga yang tersimpan di dalamnya. Tenaga ini kemudiannya dipindahkan ke jirim dalam cakera sekeliling, yang menghasilkan 'korona' elektron sinar-X bertenaga tinggi. Suar sinar-X mula-mula dapat dilihat oleh Wilkins dan pasukannya sebagai bergema cahaya, yang dipantulkan daripada zarah gas yang masuk ke dalam muka lohong hitam.
Dalam kes ini, suar X-ray yang diperhatikan adalah sangat terang sehingga beberapa sinaran X bersinar ke dalam cakera gas yang jatuh ke dalam lubang hitam. Apabila suar reda, teleskop mengambil kilatan yang lebih samar, yang merupakan gema suar yang melantun gas di belakang lubang hitam. Cahaya daripada pancaran ini dibengkokkan oleh graviti sengit lohong hitam dan menjadi kelihatan kepada teleskop, walaupun dengan sedikit kelewatan.
Balai cerap XMM-Newton ESA telah dilancarkan pada tahun 1999 untuk mengkaji sumber sinar-X antara bintang. Kredit: ESA
Pasukan itu dapat membezakan dari mana datangnya pancaran sinar-X berdasarkan 'warna' cahaya tertentu (panjang gelombang khusus mereka) yang dipancarkan. Warna sinar-X yang datang dari bahagian jauh lubang hitam telah diubah sedikit oleh persekitaran graviti yang melampau. Tambah kepada fakta bahawa gema sinar-X dilihat pada masa yang berbeza bergantung pada dari mana pada cakera ia dipantulkan, ia mengandungi banyak maklumat tentang apa yang berlaku di sekitar lubang hitam.
Akibatnya, pemerhatian ini bukan sahaja mengesahkan tingkah laku yang diramalkan oleh Relativiti Am, mereka juga membenarkan pasukan untuk mengkaji proses yang berlaku di sebalik lubang hitam buat kali pertama. Dalam masa terdekat, Wilkins dan pasukannya ingin menggunakan teknik ini untuk mencipta peta 3D persekitaran lubang hitam dan untuk menyiasat misteri lubang hitam yang lain. Sebagai contoh, Wilkins dan rakan-rakannya ingin menyelesaikan misteri bagaimana korona menghasilkan suar sinar-X yang begitu terang.
Misi-misi ini akan terus bergantung pada teleskop angkasa XMM-Newton, serta pemerhatian sinar-X generasi seterusnya yang dicadangkan oleh ESA, yang dikenali sebagai Teleskop Lanjutan untuk Astrofizik Bertenaga Tinggi (ATHENA). Ini dan teleskop angkasa lepas lain yang dijadualkan untuk dilancarkan pada tahun-tahun akan datang berjanji untuk mendedahkan lebih banyak lagi tentang bahagian-bahagian Alam Semesta yang tidak dapat kita lihat, dan untuk menjelaskan lebih banyak misterinya.
Bacaan lanjut: INI , alam semula jadi