The Космічний телескоп Хаббл це як стара собака, яка постійно навчає астрономічній спільноті нових хитрощів. Протягом майже тридцяти років роботи він виявив життєво важливі дані про розширення Всесвіту, його вік, Чумацький Шлях, надмасивні чорні діри (SMBH), інші зіркові системи та екзопланети, а також планети Сонячної системи .
Зовсім недавно міжнародна команда дослідників, що використовують Хаббла, зробила відкриття, яке було не тільки захоплюючим, але й зовсім несподіваним. У серці спіральної галактики NGC 3147 вони помітили закручений тонкий диск газу, який був невгамовно близький до заднього отвору, який становить близько 250 мільйонів сонячних мас. Знахідка була цілковитою несподіванкою, оскільки чорна діра вважалася занадто малою, щоб мати таку структуру навколо себе.
Розташований приблизно за 130 мільйонів світлових років від Землі, NGC 3147 є спіральною галактикою з відносно невеликою SMBH в основі. Речі
Як Стефано Біанкі - дослідник університету
«Це інтригуючий погляд у диск, що знаходиться дуже близько до чорної діри, настільки близький, що швидкості та інтенсивність гравітаційного потягу впливають на те, як виглядають фотони світла. Ми не можемо зрозуміти дані, якщо не включимо теорії відносності ».
У менших галактиках, таких як NGC 3147, не повинно бути достатньо гравітаційно захопленого матеріалу, щоб регулярно живити їх СМББ - це ефективно робить їх "знежиреними чорними дірами". Таким чином, невелика кількість падаючого матеріалу, який вони споживають, швидше за все, надується і утворює поріг у формі пончика, а не сплющується в тонкий диск.
Тому було досить дивно бачити диск, що оточує чорну діру в NGC 3147, який нагадує більш потужні, виявлені навколо набагато більших SMBH в центрі надзвичайно активних галактик. Як пояснив Арі Лаор з Техноніо-Ізраїльського технологічного інституту:
"Ми вважали, що це найкращий кандидат, який підтвердив, що нижче певних світилностей накопичувальний диск вже не існує. Те, що ми побачили, було чимось зовсім несподіваним. Ми виявили, що газ в русі створює особливості, які ми можемо пояснити лише тим, що він виробляється матеріалом, що обертається в тонкому диску дуже близько до чорної діри ».
Ці спостереження були особливо дивовижними, оскільки дослідницька група спочатку обрала NGC 3147 для перевірки прийнятих моделей галактик. Ці моделі передбачають, що накопичувальні диски утворюються, коли газ затримується гравітаційним тягою SMBH. Коли диски набирають швидкість від обертової швидкості чорної діри, вони починають випромінювати інтенсивне світло, виробляючи яскраве ядерне відоме як квазар.
Однак, як тільки менше матеріалу втягується в диск, він починає руйнуватися і стає слабкішим. Коли команда подивилася на NGC 3147, вони очікували побачити активну галактику з нижчим рівнем освітленості з недоїданою чорною дірою. Як пояснив Біанкі:
«Тип диска, який ми бачимо, - це зменшений квазар, який ми не очікували існування. Це той самий тип диска, який ми бачимо в об'єктах, які в 1000 або навіть 100 000 разів більше світяться. Прогнози сучасних моделей динаміки газу в дуже слабких активних галактиках явно не вдалися. "
Як зазначалося, оскільки диск настільки глибоко вбудований у інтенсивне гравітаційне поле чорної діри, світло від газового диска змінюється відповідно до теорії загальної відносності Ейнштейна. Ця теорія описує, як змінюється кривизна простору-часу за наявності гравітаційного поля, яке може впливати навіть на поведінку світла (що описано Ейнштейнською теорією особливої відносності).
На основі своїх спостережень за допомогою космічного телескопа Хаббл-спектрографа (STIS) команда визначила, що матеріал на диску рухається зі швидкістю світла понад 10%. На цих надзвичайних швидкостях матеріал диска, здавалося, світлішав, коли він рухався до Землі з одного боку і тьмянів, коли він розтікався з іншого (ефект, відомий як релятивістський промінь).
Спостереження Хаббла також показали, що газ настільки вбудований у гравітаційну свердловину чорної діри, що довжина хвилі світла розтягується, завдяки чому вона стає червонішою. Завдяки різкій роздільній здатності STIS, команда змогла виділити слабке світло, що надходить з області чорної діри, і запобігти забрудненню світла. Як сказав Чіаберге:
"Без Хабла ми б не змогли це побачити, оскільки область чорної діри має низьку освітленість. Світловість зірок у галактиці затьмарює будь-що в ядрі. Тож якщо ви спостерігаєте це з землі, то ви переважаєте яскравістю зірок, яка заглушує слабке випромінювання з ядра ».
Команда сподівається розвинути це останнє відкриття, використовуючи Хаббла для полювання на аналогічні компакт-диски навколо чорних дір низької освітленості. У разі успіху отримані відкриття дадуть астрономам додаткові можливості побачити відносність у дії.
Дослідження, яке описує спостереження команди, нещодавно з'явилося в Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства.
