天文学家证明了一个黑洞周围的“引力涡旋”的存在

该艺术家的印象描绘了围绕着黑洞的吸收盘，其中盘泡的内部区域。“precession”意味着围绕黑洞的材料的轨道在中央物体周围变化。

使用来自XMM-Newton和Nustar的数据，天文学家已经证明了一个黑洞周围的“重力涡旋”。

这一新发现由美国宇航局的核心射望镜阵列（NUSTAR）使命解决了一个凹陷的天文学家超过30年，并将让他们映射非常靠近黑洞的物质的行为。它也可以为未来的Albert Einstein的一般相对性打开大门。

落入黑洞的物质随着它的挖掘而加热。在它进入黑洞之前，永远丢失，它可以达到数百万度。在那个温度下，它将X射线闪耀到太空中。

在20世纪80年代，使用早期X射线望远镜的开创性天文学家发现，来自我们的银河闪烁的恒星 - 质量黑洞的X射线。该更改遵循设置模式。当闪烁开始时，调光和重新增白可能需要10秒钟即可完成。作为日期，几周和几个月的进步，期间缩短直到振荡每秒振荡10次。然后，闪烁突然完全停止。

该现象被称为准周期性振荡（QPO）。“立即被认为是令人着迷的东西，因为它来自荷兰阿姆斯特丹大学的Adam Ingram说，他开始了解QPO，在2009年开始了解QPO。

在20世纪90年代，天文学家已经开始怀疑QPO与爱因斯坦一般相对论预测的引力效应相关：纺纱物体将产生一种引力涡旋。

“有点像蜂蜜扭曲勺子。想象一下，蜂蜜是空间，嵌入在蜂蜜中的任何东西都会被扭曲勺子“拖动”，“Ingram解释道。“实际上，这意味着任何轨道旋转物体的东西都会受到影响的影响。”在倾斜的轨道的情况下，它将“生效”。这意味着整个轨道将改变中心对象周围的方向。轨道返回其初始条件的时间被称为预示循环。

2004年，美国航空航天局推出了重力探头B，以测量地球周围的这种所谓的致力颤抖。在苦味分析后，科学家证实，航天器每300万年都会通过完整的进攻周期。

然而，在一个黑洞周围，由于引力领域更强，效果将更加明显。预测循环仅仅是几秒钟或更短的时间。这是如此接近天文学家开始怀疑链接的QPOS的时期。

Ingram通过看着围绕黑洞的扁平物质盘中发生的事情开始致力于解决问题。被称为吸积盘，它是材料逐渐向黑洞向内螺旋的地方。科学家已经建议，靠近黑洞，扁平的吸收碟吹入热等离子体中，其中电子从其主体原子中剥离。称为热内流，它的大小超过数周和数月，因为它被黑洞食用。与同事一起，Ingram于2009年发布了一篇论文，这表明QPO是由这种热流的致力激发的推动。这是因为内部流量越小，黑洞越近，它将接近，因此较快的潮流颤频的预防循环是。问题是：如何证明它？

“我们花了很多时间试图找到这种行为的吸烟枪的证据，”Ingram说。

答案是内部流动释放高能辐射，该高能量辐射撞击周围的吸积盘中的物质，使得盘中的铁原子像荧光灯管一样闪耀。铁释放单个波长的X射线 - 称为“光谱线”。

因为吸积盘旋转，铁线的波长被多普勒效应扭曲。圆盘接近侧的线排放是压扁 - 蓝色移位 - 来自后退盘材料的线排放拉伸 - 红色移位。如果内部流真实是预期，它有时会在接近的盘材料上闪耀，有时在后退材料上，在进预循环的过程中使线来回摆动。

看到这种摆动的是Xmm-牛顿进来的地方。从阿姆斯特丹，剑桥，南安普顿和东京的Ingram和同事们申请了一个长期观察，让他们能够反复观察QPO。它们选择了黑洞H 1743-322，当时正在出现四秒的QPO。他们用XMM-Newton观看了260,000秒。它们还将其与NASA的Nustar X射线天文台观察到70,000秒。

“Nustar的高能量能力非常重要，”Ingram说。“Nustar证实了铁线的摆动，并且另外在频谱中看到了一个称为”反射驼峰“的特征，这些功能增加了进展的证据。”

经过一个严格的分析过程，将所有观察数据加在一起，他们看到铁线根据一般相对性的预测而摆动。“我们正直接测量在靠近黑洞附近的强烈引力场中的物质的运动，”Ingram说。

这是第一次在强烈的引力场中测量致密颤致颤动的效果。该技术将允许天文学家在黑洞周围的吸积盘的内部区域映射物质。它还在一个强大的新工具中提出了一种，以测试一般相对论。

爱因斯坦的理论在很大程度上在这种强烈的引力领域不存在。因此，如果天文学家可以理解流入黑洞的物理物理，他们可以使用它来测试一般相对性的预测，从未如前所述 - 但只有可以完全理解在吸积盘中的物质的移动。

“如果你可以进入天体物理学的底部，那么你可以真正测试一般的相对论，”Ingram说。从一般相对性预测的偏差将受到许多天文学家和物理学家的欢迎。它将是一个混力的重力理论存在的具体信号。

未来的较大的X射线望远镜可以帮助搜索，因为它们更强大，并且可以更有效地收集X射线。这将允许天文学家更详细地调查QPO现象。但现在，天文学家可以满足于爱因斯坦在一个黑洞中玩的引力。

“这是一项重大突破，自该研究结合了关于X射线光子的时序和能量的信息，以解决QPO的起源的30年争论。XMM-Newton的光子收集能力在这项工作中是有用的，“诺伯特Schartel，ESA Project Scientic of XMM-Newton。

研究报告的PDF副本：黑洞中铁线质心能量的准周期性调制二元H 1743-322