محققان چندین موسسه علمی نظریه‌ای را در خصوص این که چگونه سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای، پرتوهای ایکس سختشان را تولید می‌کنند، ارائه دادند.

دانشمندانی از ناسا، دانشگاه جانز هاپکینز و موسسه فناوری روچستر، توانستند از شبیه‌سازی‌های ابررایانه‌ای گازی که برای بازتولید طیفی از مشخصه‌های مهم اشعه ایکس به درون سیاهچاله جاری می‌شود، استفاده کنند.

مطالعه آن‌ها پلی برای گسست بین نظریه و مشاهده است و نشان می‌دهد که هر دو پرتوهای ایکس نرم و سخت از گازی که به سمت یک سیاهچاله در حال چرخش است، سرچشمه می‌گیرد.

این مطالعه حرکات پیچیده، تعاملات ذره و میدان‌های مغناطیسی سرکش در گاز یک میلیارد درجه‌ای واقع در آستانه سیاهچاله را رهگیری کرد. این آستانه یکی از سخت‌ترین محیط‌های فیزیکی در جهان به شمار می‌آید.

پیش از این که گاز توسط سیاهچاله مصرف شود، حول آن می‌چرخد و سپس به درون یک دیسک مسطح‌ انباشت می‌شود.

گازی که در این دیسک ذخیره می‌شود، به تدریج به سمت سیاهچاله می‌چرخد، فشرده می‌شود و هنگامی که به مرکز نزدیک می‌شود، حرارت می‌بیند.

سرانجام این گاز به دماهای بیش از 20 میلیون درجه فارنهایت می‌رسد و در شکل پرتوهای ایکس نرم یا با انرژی پایین، می‌درخشد.

مشاهدات نشان داده‌اند سیاهچاله‌ها مقادیر قابل‌توجهی اشعه‌های ایکس "سخت" را تولید می‌کنند که دارای نوری ده‌ها تا صد برابر بزرگ‌تر از نور پرتوهای ایکس نرم است. این نور دارای انرژی بالا، به مفهوم وجود گازهای داغ‌تر است.

در این مطالعه محققان توانستند از مدل‌هایی استفاده کنند که با شواهدی که از طریق مشاهده جمع‌آوی شده‌ بودند، مطابقت داشته باشد.

بررسی‌های آن‌ها تایید می‌کند که پرتوهای ایکس سخت از تاج باریک داغ موجود در بخش فوقانی دیسک، نشات می‌گیرد که ساختاری شبیه به تاج داغ احاطه‌کننده خورشید دارد.

دانشمندان ابزاری را طراحی کردند تا چگونگی ساطع‌شدن، جذب یا افشانه‌شدن اشعه‌های ایکس از خلال هر دوی دیسک منسجم و ناحیه تاج را رهگیری کنند.

تیم علمی ارتباط مستقیمی را بین آشفتگی مغناطیسی دیسک، شکل‌گیری تاج یک میلیارد درجه‌ای و تولید اشعه‌های ایکس سخت حول یک سیاهچاله فعال و مصرف‌کننده، یافت.

سیاهچاله‌ها کاملا عجیب هستند و با دماهای بالای فوق‌العاده، حرکات و گرانش فوق‌العاده سریع، مرموزبودن کامل نسبیت عمومی را نمایش می‌دهند؛ با این حال، مطالعه جدید نشان می‌دهد فقط با استفاده از اصول فیزیکی استاندارد می‌توان به درک مناسبی از آن‌ها دست یافت.