Mit der Gravitationslinse konnte das Chandra-Röntgenteleskop die Rotationsgeschwindigkeit eines Schwarzen Lochs in einer der Galaxien im Sternbild Pegasus sehr genau messen. Es stellte sich heraus, dass es sich fast so schnell wie Licht um die Achse bewegt, schreiben Wissenschaftler im Astrophysical Journal.
Jede große Masse von Materie interagiert mit Licht und bewirkt, dass sich ihre Strahlen auf die gleiche Weise wie gewöhnliche optische Linsen biegen. Wissenschaftler nennen diesen Effekt Gravitationslinsen. In einigen Fällen hilft die Krümmung des Weltraums den Astronomen, weit entfernte Objekte zu sehen - die ersten Galaxien im Universum und ihre Quasarkerne -, die für die Beobachtung von der Erde ohne "Gravitationszunahme" unzugänglich wären.
Wenn zwei Quasare, Galaxien oder andere Objekte für Beobachter auf der Erde fast genau hintereinander liegen, entsteht ein interessantes Phänomen. Das Licht eines weiter entfernten Objekts wird beim Durchgang durch die Gravitationslinse des ersten Objekts geteilt. Aus diesem Grund werden wir nicht zwei, sondern fünf helle Punkte sehen, von denen vier leichte "Kopien" eines weiter entfernten Objekts sind.
Diese Struktur wird oft als "Einsteinkreuz" bezeichnet, da ihre Existenz durch die Relativitätstheorie vorhergesagt wird. Am wichtigsten ist, dass dieselbe Theorie besagt, dass jede Kopie eines Objekts zu verschiedenen Zeitpunkten ihres Lebens ein "Foto" eines Quasars, einer Galaxie oder einer Supernova ist, da ihr Licht unterschiedlich viel Zeit für den Austritt aus der Gravitationslinse aufgewendet hat.
Xinyu Dai von der Universität von Oklahoma in Norman (USA) und seine Kollegen verwendeten Einsteins Kreuze, um ein Problem zu lösen, das viele andere Astronomen bisher für unmöglich hielten - sie konnten die Rotationsgeschwindigkeit mehrerer supermassereicher Schwarzer Löcher gleichzeitig direkt messen.
In der Vergangenheit wurden solche Messungen nur indirekt durchgeführt, da das schwärzeste Loch trotz seiner enormen Masse nicht gesehen und gemessen werden kann. Dai und seine Kollegen machten darauf aufmerksam, dass sich sowohl die Masse als auch die Rotationsgeschwindigkeit eines Schwarzen Lochs darin widerspiegeln, wie seine Röntgenstrahlen aussehen und wie groß die Region ist, in der es geboren wird.
Diese Region ist fast so klein wie der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs selbst, so dass es unter normalen Bedingungen praktisch unmöglich ist, sie zu sehen. Auf der anderen Seite können Sie dies mit "Einsteins Kreuzen" tun, wenn sie einander oder anderen Arten von Gravitationslinsen überlagert sind.
Anhand dieser Idee untersuchten Astrophysiker Fotografien des Nachthimmels von "Chandra" und fanden fünf Quasare gleichzeitig, deren Licht auf ähnliche Weise verstärkt wurde. Einer von ihnen, Q2237 + 0305, wurde so erfolgreich vergrößert, dass Wissenschaftler die Rotationsgeschwindigkeit des Schwarzen Lochs mit hoher Genauigkeit messen konnten.
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Dieses Objekt, das sich im Sternbild Pegasus in einer Entfernung von 8 Milliarden Lichtjahren von der Erde befindet, bewegt sich mit unglaublich schneller Geschwindigkeit, etwa 70% der Lichtgeschwindigkeit, um seine Achse. Die neuen Schätzungen erwiesen sich als signifikant höher als die indirekt erhaltenen Vorhersagen und liegen nur 8% unter dem von der Theorie zugelassenen Maximalwert.
Dank einer so schnellen Rotation würden die Erde oder andere Objekte in der Nähe dieses Schwarzen Lochs stabil bleiben und nicht darauf fallen, selbst wenn sie nur 2-3 Mal weiter vom Ereignishorizont entfernt wären als der Abstand zwischen ihnen Mitte Q2237 + 0305 und diese imaginäre Linie.
Interessanterweise hatten die anderen vier Objekte eine "normale" Rotationsgeschwindigkeit, die etwa halb so hoch war wie die von Q2237 + 0305. Warum dies so ist, können Wissenschaftler noch nicht sagen, aber sie gehen davon aus, dass diese Unterschiede das widerspiegeln, was mit ihren Galaxien in der fernen Vergangenheit passiert ist.
