Skenet kan bedra. Ljuset från en glödlampa verkar stadigt, men det flimrar 120 gånger per sekund. Eftersom hjärnan bara uppfattar ett genomsnitt av den information den får, är detta flimmer suddigt och uppfattningen av konstant belysning är en ren illusion.

Medan ljus inte kan fly från ett svart hål, har den starka glöden från snabbt kretsande gas sitt eget unika flimmer. I en ny artikel, publicerad i Astrophysical Journal Letters , Lena Murchikova, William D. Loughlin Medlem vid Institutet för avancerade studier; Chris White från Princeton University; och Sean Ressler från University of California Santa Barbara kunde använda detta subtila flimmer för att konstruera den mest exakta modellen hittills av vår egen galaxs centrala svarta hål – Skytten A* (Sgr A*) – för att ge insikt i egenskaper som dess struktur och rörelse.

För första gången har forskare i en enda modell visat hela historien om hur gas färdas i mitten av Vintergatan – från att blåses av stjärnor till att falla ner i det svarta hålet. Genom att läsa mellan de ordspråkiga linjerna (eller flimrande ljus), drog teamet slutsatsen att den mest sannolika bilden av svarta håls matning i det galaktiska centrumet involverar direkt infallande gas från stora avstånd, snarare än en långsam sugning av kretsande material under en lång period av tid.

"Svarta hål är portvakterna för sina egna hemligheter", konstaterade Murchikova. "För att bättre förstå dessa mystiska föremål är vi beroende av direkt observation och högupplöst modellering."

Även om förekomsten av svarta hål förutspåddes för cirka 100 år sedan av Karl Schwarzschild, baserat på Albert Einsteins nya gravitationsteori, börjar forskare först nu undersöka dem genom observationer.

I oktober 2021 publicerade Murchikova en artikel i Astrophysical Journal Letters , introducerar en metod för att studera svarta håls flimmer på en tidsskala av några sekunder, istället för några minuter. Detta framsteg möjliggjorde en mer exakt kvantifiering av Sgr A*s egenskaper baserat på dess flimmer.

White har arbetat med detaljerna om vad som händer med gasen nära svarta hål (där de starka effekterna av allmän relativitet är viktiga) och hur detta påverkar ljuset som kommer till oss. En astrofysisk tidskrift publikationen tidigare i år sammanfattar några av hans resultat.

Ressler har ägnat flera år åt att försöka konstruera de mest realistiska simuleringarna hittills av gasen kring Sgr A*. Han har gjort detta genom att införliva observationer av närliggande stjärnor direkt i simuleringarna och noggrant spåra materialet som de kastar ut när det faller ner i det svarta hålet. Hans senaste arbete kulminerade i en Astrophysical Journal Letters tidning 2020.

Murchikova, White och Ressler gick sedan ihop för att jämföra det observerade flimmermönstret för Sgr A* med de som förutspås av deras respektive numeriska modeller.

"Resultatet visade sig vara mycket intressant", förklarade Murchikova. "Vi trodde länge att vi till stor del kunde bortse från var gasen runt det svarta hålet kom ifrån. Typiska modeller föreställer sig en konstgjord ring av gas, grovt munkformad, på något stort avstånd från det svarta hålet. Vi fann att sådana modeller producera mönster av flimmer som inte överensstämmer med observationer."

Resslers stjärnvindsmodell tar ett mer realistiskt tillvägagångssätt, där gasen som förbrukas av svarta hål ursprungligen utgjuts av stjärnor nära det galaktiska centrumet. När denna gas faller in i det svarta hålet, återger den det korrekta mönstret av flimmer. "Modellen byggdes inte med avsikten att förklara just detta fenomen. Framgång var inte på något sätt en garanti", kommenterade Ressler. "Så, det var väldigt uppmuntrande att se modellen lyckas så dramatiskt efter år av arbete."

"När vi studerar flimmer kan vi se förändringar i mängden ljus som sänds ut av det svarta hålet sekund för sekund, vilket gör tusentals mätningar under en enda natt", förklarade White. "Detta säger oss dock inte hur gasen är ordnad i rymden som en storskalig bild skulle göra. Genom att kombinera dessa två typer av observationer är det möjligt att mildra begränsningarna för var och en och därigenom få den mest autentiska bilden." + Utforska vidare

NASAs visualisering avrundar de mest kända svarta hålssystemen