Lensa gravitasi memungkinkan teleskop sinar-X Chandra mengukur dengan sangat akurat kecepatan rotasi lubang hitam di salah satu galaksi di konstelasi Pegasus. Ternyata ia bergerak mengitari poros hampir secepat cahaya, tulis para ilmuwan di Astrophysical Journal.
Materi bermassa besar apa pun berinteraksi dengan cahaya dan menyebabkan sinarnya membengkok dengan cara yang sama seperti yang dilakukan lensa optik biasa. Ilmuwan menyebut efek ini pelensaan gravitasi. Dalam beberapa kasus, kelengkungan ruang membantu para astronom melihat objek yang sangat jauh - galaksi pertama di alam semesta dan inti kuasarnya - yang tidak dapat diakses untuk pengamatan dari Bumi tanpa "peningkatan" gravitasi.
Jika dua quasar, galaksi, atau objek lain terletak hampir persis satu di belakang yang lain bagi pengamat di Bumi, fenomena yang menarik muncul. Cahaya dari benda yang lebih jauh akan terbelah saat melewati lensa gravitasi benda pertama. Karena itu, kita tidak akan melihat dua, tetapi lima titik terang, empat di antaranya akan menjadi "salinan" cahaya dari objek yang lebih jauh.
Struktur ini sering disebut "Salib Einstein" karena keberadaannya diprediksi oleh teori relativitas. Yang terpenting, teori yang sama ini mengatakan bahwa setiap salinan suatu objek akan menjadi "foto" quasar, galaksi, atau supernova pada periode berbeda dalam kehidupan mereka karena fakta bahwa cahaya mereka menghabiskan waktu yang berbeda untuk keluar dari lensa gravitasi.
Xinyu Dai dari University of Oklahoma di Norman (AS) dan rekan-rekannya menggunakan salib Einstein untuk memecahkan masalah yang sebelumnya dianggap mustahil oleh banyak astronom - mereka dapat secara langsung mengukur kecepatan rotasi beberapa lubang hitam supermasif sekaligus.
Di masa lalu, pengukuran semacam itu hanya dilakukan secara tidak langsung, karena lubang paling hitam, meskipun massanya sangat besar, tidak dapat dilihat dan diukur. Dai dan rekan-rekannya menarik perhatian pada fakta bahwa massa dan kecepatan rotasi lubang hitam tercermin dari penampakan sinar-X dan seberapa besar wilayah tempat lahirnya.
Wilayah ini hampir sekecil cakrawala peristiwa lubang hitam itu sendiri, sehingga hampir mustahil untuk melihatnya dalam kondisi normal. Di sisi lain, "Persilangan Einstein" memungkinkan Anda melakukan hal ini jika keduanya saling bertumpuk atau pada jenis lensa gravitasi lainnya.
Dipandu oleh ide ini, astrofisikawan mempelajari foto-foto langit malam yang diambil oleh "Chandra" dan menemukan lima quasar sekaligus, yang cahayanya diperkuat dengan cara yang sama. Salah satunya, Q2237 + 0305, diperbesar dengan sangat sukses sehingga para ilmuwan dapat mengukur kecepatan rotasi lubang hitam dengan akurasi tinggi.
Video promosi:
Objek ini, yang terletak di konstelasi Pegasus pada jarak 8 miliar tahun cahaya dari Bumi, bergerak pada porosnya dengan sangat cepat, sekitar 70% dari kecepatan cahaya. Estimasi baru ternyata jauh lebih tinggi daripada prediksi yang diperoleh secara tidak langsung, dan hanya 8% lebih rendah dari nilai maksimum yang diizinkan oleh teori.
Berkat rotasi yang begitu cepat, Bumi atau objek lain di sekitar lubang hitam ini akan tetap stabil dan tidak akan jatuh ke atasnya meskipun jaraknya hanya 2-3 kali lebih jauh dari cakrawala peristiwa daripada jarak antara. pusat Q2237 + 0305 dan garis imajiner ini.
Menariknya, empat objek lainnya memiliki kecepatan rotasi "normal", yaitu sekitar setengah dari Q2237 + 0305. Mengapa demikian, para ilmuwan belum dapat mengatakannya, tetapi mereka berpendapat bahwa perbedaan ini mencerminkan apa yang terjadi pada galaksi mereka di masa lalu.
