Dankzij de zwaartekrachtlens kon de Chandra-röntgentelescoop zeer nauwkeurig de rotatiesnelheid meten van een zwart gat in een van de sterrenstelsels in het sterrenbeeld Pegasus. Het bleek dat het bijna net zo snel om de as beweegt als het licht, schrijven wetenschappers in het Astrophysical Journal.
Elke grote massa materie staat in wisselwerking met licht en zorgt ervoor dat zijn stralen op dezelfde manier buigen als gewone optische lenzen. Wetenschappers noemen dit effect gravitatielenzen. In sommige gevallen helpt de kromming van de ruimte astronomen om ultra-verre objecten te zien - de eerste sterrenstelsels in het heelal en hun quasar-kernen - die zonder zwaartekracht "toename" onbereikbaar zouden zijn geweest voor waarneming vanaf de aarde.
Als twee quasars, sterrenstelsels of andere objecten voor waarnemers op aarde bijna precies achter elkaar staan, doet zich een interessant fenomeen voor. Licht van een verder verwijderd object zal splitsen wanneer het door de zwaartekrachtlens van de eerste gaat. Hierdoor zullen we niet twee, maar vijf heldere punten zien, waarvan er vier lichte "kopieën" zijn van een verder weg gelegen object.
Deze structuur wordt vaak het "Einsteinkruis" genoemd vanwege het feit dat het bestaan ervan wordt voorspeld door de relativiteitstheorie. Het belangrijkste is dat dezelfde theorie zegt dat elke kopie van een object een "foto" zal zijn van een quasar, melkwegstelsel of supernova op verschillende momenten in hun leven, vanwege het feit dat hun licht verschillende hoeveelheden tijd heeft besteed om de zwaartekrachtlens te verlaten.
Xinyu Dai van de Universiteit van Oklahoma in Norman (VS) en zijn collega's gebruikten de kruisen van Einstein om een probleem op te lossen waarvan veel andere astronomen voorheen dachten dat het onmogelijk was - ze waren in staat om de rotatiesnelheid van verschillende superzware zwarte gaten direct te meten.
In het verleden werden dergelijke metingen slechts indirect uitgevoerd, aangezien het zwartste gat ondanks zijn enorme massa niet kan worden gezien en gemeten. Dai en zijn collega's vestigden de aandacht op het feit dat zowel de massa als de rotatiesnelheid van een zwart gat wordt weerspiegeld in hoe de röntgenfoto's eruit zien en hoe groot het gebied is waar het wordt geboren.
Dit gebied is bijna net zo klein als de waarnemingshorizon van het zwarte gat zelf, waardoor het vrijwel onmogelijk is om het onder normale omstandigheden te zien. Aan de andere kant kun je met "Einsteins kruisen" dit doen als ze op elkaar of op andere soorten zwaartekrachtlenzen worden gelegd.
Geleid door dit idee, bestudeerden astrofysici foto's van de nachtelijke hemel verkregen door "Chandra", en vonden vijf quasars tegelijk, waarvan het licht op een vergelijkbare manier werd versterkt. Een ervan, Q2237 + 0305, was zo succesvol vergroot dat wetenschappers de rotatiesnelheid van het zwarte gat met een recordhoge nauwkeurigheid konden meten.
Promotie video:
Dit object, gelegen in het sterrenbeeld Pegasus op een afstand van 8 miljard lichtjaar van de aarde, beweegt om zijn as met een onmogelijk snelle, ongeveer 70% van de lichtsnelheid. De nieuwe schattingen bleken aanzienlijk hoger te zijn dan de indirecte voorspellingen, en ze zijn slechts 8% minder dan de maximale waarde die door de theorie wordt toegestaan.
Dankzij zo'n snelle rotatie zou de aarde of andere objecten in de buurt van dit zwarte gat stabiel blijven en er niet op vallen, zelfs als ze slechts 2-3 keer verder verwijderd waren van de waarnemingshorizon dan de afstand tussen midden Q2237 + 0305 en deze denkbeeldige lijn.
Interessant genoeg hadden de andere vier objecten een "normale" rotatiesnelheid, die ongeveer de helft was van die van Q2237 + 0305. Waarom dit zo is, kunnen wetenschappers nog niet zeggen, maar ze gaan ervan uit dat deze verschillen weerspiegelen wat er in het verre verleden met hun sterrenstelsels is gebeurd.
