Най- Космически телескоп Хъбъл е като старо куче, което постоянно учи астрономическата общност на нови трикове. В хода на своята почти тридесет години експлоатация той разкри жизненоважни данни за разширяването на Вселената, нейната епоха, Млечния път, свръхмасивни черни дупки (SMBHs), други звездни системи и екзопланети и планетите на Слънчевата система ,
Съвсем наскоро международен екип от изследователи, използващи Хъбъл, направиха откритие, което беше не само увлекателно, но и напълно неочаквано. В сърцето на спиралната галактика NGC 3147 те забелязаха завъртащ се тънък диск с газ, който се намираше несигурно близо до задната дупка, която е около 250 милиона слънчеви маси. Находката беше пълна изненада, тъй като черната дупка се смяташе за твърде малка, за да има такава структура около нея.
Разположен на около 130 милиона светлинни години от Земята, NGC 3147 е спирална галактика със сравнително малка SMBH в сърцевината си. Нещата
Като Стефано Бианки - изследовател от Университета
„Това е интригуващ поглед към диск, близо до черна дупка, толкова близо, че скоростите и интензитетът на гравитационното дърпане влияят върху това как изглеждат фотоните на светлината. Не можем да разберем данните, ако не включим теориите за относителността. "
В по-малки галактики като NGC 3147 не би трябвало да има достатъчно гравитационно улавян материал, който да захранва редовно техните SMBH - което ефективно ги прави „недохранени черни дупки“. По този начин малкото количество падащ материал, което те консумират, вероятно ще надуе и образува торус във формата на поничка, вместо да се сплеска в тънък диск.
Следователно беше доста изненадващо да видим диск, обграждащ черната дупка в NGC 3147, който наподобява по-мощните, открити около много по-големи SMBH в центъра на изключително активни галактики. Както обясни Ари Лаор от Технологичния институт в Израел:
„Смятахме, че това е най-добрият кандидат, който потвърждава, че под определени светимости дискът за натрупване вече не съществува. Това, което видяхме, беше нещо напълно неочаквано. Установихме, че газът в движение създава функции, които можем да обясним само като произведен от материал, който се върти в тънък диск, много близо до черната дупка. "
Тези наблюдения бяха особено изненадващи, тъй като изследователският екип първоначално избра NGC 3147 за валидиране на приети модели на галактики. Тези модели прогнозират, че дисковете за натрупване се образуват, когато газът се улавя чрез гравитационно дърпане на SMBHs. Докато дисковете набират скорост от скоростта на въртене на черната дупка, те започват да излъчват интензивна светлина, произвеждайки ярка ядрена енергия, известна като квазар.
След като веднъж по-малко материал се изтегли в диска, той започва да се разпада и става по-блед. Когато екипът погледна NGC 3147, те очакваха да видят активна галактика с по-ниско осветеност с недохранвана черна дупка. Както обясни Бианки:
„Типът диск, който виждаме, е намален квазар, който не очаквахме да съществува. Това е същия тип диск, който виждаме в обекти, които са 1000 или дори 100 000 пъти по-светещи. Прогнозите на настоящите модели за динамика на газа в много слаби активни галактики очевидно не са успели. “
Както бе отбелязано, тъй като дискът е толкова дълбоко вграден в интензивното гравитационно поле на черната дупка, светлината от газовия диск се модифицира в съответствие с теорията на общата относителност на Айнщайн. Тази теория описва как кривината на пространството и времето се променя в присъствието на гравитационно поле, което може дори да повлияе на поведението на светлината (което е описано от Теорията на специалната относителност на Айнщайн).
Въз основа на своите наблюдения с космическия телескоп за изобразяване на космически телескоп на Хъбъл (STIS) екипът определи, че материалът в диска се движи с повече от 10% от скоростта на светлината. С тези екстремни скорости изглежда, че материалът в диска се изсветлява, докато пътува към Земята от едната страна и затъмнява, докато се ускорява от другата (ефект, известен като релативистко лъчение).
Наблюденията на Хъбъл също показаха, че газът е така вграден в гравитационния кладенец на черната дупка, че дължината на вълната на светлината се разтяга, което я прави по-червена. Благодарение на острата резолюция на STIS, екипът успя да изолира слабата светлина, идваща от областта на черната дупка и да блокира замърсяващата светлина. Както каза Чиаберге:
„Без Хъбъл не бихме могли да видим това, тъй като регионът на черната дупка има ниска осветеност. Светимостта на звездите в галактиката засенчва всичко в ядрото. Така че, ако го наблюдавате от земята, вие сте доминирани от яркостта на звездите, която заглушава слабото излъчване от ядрото. "
Екипът се надява да надгради това последно откритие, като използва Хъбъл за лов на подобни компактни дискове около черни дупки с ниска осветеност. При успех получените открития ще предоставят на астрономите допълнителни възможности да видят относителността в действие.
Проучването, което описва наблюденията на екипа наскоро се появи в Месечни известия на Кралското астрономическо дружество.
