Hubbleov vesmírny teleskop je ako starý pes, ktorý neustále učí astronomické spoločenstvo nové triky. Počas takmer tridsiatich rokov prevádzky odhalil dôležité údaje o expanzii vesmíru, jeho veku, Mliečnej dráhe, supermasívnych čiernych dierach (SMBH), ďalších hviezdnych systémoch a exoplanetách a planétach slnečnej sústavy. ,
Najnovší medzinárodný tím vedcov využívajúci Hubble urobil objav, ktorý bol nielen fascinujúci, ale aj úplne neočakávaný. V srdci špirálovej galaxie NGC 3147 zbadali víriaci sa tenký disk plynu, ktorý bol nešťastne blízko zadného otvoru, ktorý predstavuje asi 250 miliónov slnečných hmôt. Nález bol úplným prekvapením, pretože čierna diera bola považovaná za príliš malú na to, aby okolo nej mala takú štruktúru.
Nachádza sa približne 130 miliónov svetelných rokov od Zeme, NGC 3147 je špirálová galaxia s relatívne malým jadrom SMBH. Veci
Ako Stefano Bianchi - výskumný pracovník z Università
„Je to zaujímavý pohľad na disk veľmi blízko k čiernej diere, tak blízko, že rýchlosti a intenzita gravitačného ťahu ovplyvňujú vzhľad fotónov svetla. Údaje nemôžeme pochopiť, pokiaľ nezahrneme teórie relativity. “
V menších galaxiách, ako je NGC 3147, by nemal byť dostatok gravitačne zachyteného materiálu na pravidelné kŕmenie ich SMBHs - čo z nich robí efektívne „podvyživené čierne diery“. Preto je pravdepodobné, že malé množstvo nafukovacieho materiálu, ktorý spotrebujú, sa nafúkne a vytvorí prstenec v tvare šišky, skôr než sa sploští na tenký disk.
Bolo preto dosť prekvapujúce vidieť disk obklopujúci čiernu dieru v NGC 3147, ktorý sa podobá silnejším objaveným okolo oveľa väčších SMBH v centre mimoriadne aktívnych galaxií. Ako Ari Laor z Technion-Israel Institute of Technology vysvetlil:
„Mysleli sme si, že je to najlepší kandidát na potvrdenie toho, že pod určitými svietivosťami už neexistuje. To, čo sme videli, bolo niečo úplne neočakávané. Zistili sme, že vlastnosti, ktoré produkujú plyn v pohybe, sa dajú vysvetliť iba ako tie, ktoré sa vyrábajú rotáciou materiálu v tenkom disku veľmi blízko k čiernej diere. “
Tieto pozorovania boli zvlášť prekvapujúce, pretože výskumný tím spočiatku vybral NGC 3147 na overenie akceptovaných modelov galaxií. Tieto modely predpovedajú, že akrečné disky sa tvoria, keď je plyn zachytený gravitačným ťahom SMBH. Keď disky získajú rýchlosť z rotačnej rýchlosti čiernej diery, začnú vyžarovať intenzívne svetlo a produkujú jasné jadro známe ako kvasar.
Keď sa však na disk vtiahne menej materiálu, začne sa rozkladať a stáva sa mdlejším. Keď sa tím pozrel na NGC 3147, očakávali, že uvidia aktívnu galaxiu s nižšou svietivosťou a podvyživenú čiernu dieru. Ako Bianchi vysvetlil:
„Typ disku, ktorý vidíme, je zmenšený kvasar, ktorý sme neočakávali. Je to rovnaký typ disku, aký vidíme v objektoch, ktoré sú 1 000 alebo dokonca 100 000 krát jasnejšie. Predpovede súčasných modelov dynamiky plynov vo veľmi slabých aktívnych galaxiách jednoznačne zlyhali. “
Ako je uvedené, pretože disk je tak hlboko zabudovaný do intenzívneho gravitačného poľa čiernej diery, svetlo z plynového disku sa modifikuje v súlade s Einsteinovou teóriou všeobecnej relativity. Táto teória popisuje, ako sa mení zakrivenie časopriestoru v prítomnosti gravitačného poľa, ktoré môže dokonca ovplyvniť správanie svetla (ktoré opisuje Einsteinova teória osobitnej relativity).
Na základe ich pozorovaní pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu Imaging Spectrograph (STIS) tím zistil, že materiál na disku sa pohyboval rýchlosťou vyššou ako 10% rýchlosti svetla. Pri týchto extrémnych rýchlostiach sa zdalo, že materiál na disku sa rozjasnil, keď sa pohyboval smerom k Zemi na jednej strane a stlmoval sa, keď vytryskol na druhú (efekt známy ako relativistické žiarenie).
Hubbleove pozorovania tiež ukázali, že plyn je tak zabudovaný v gravitačnej studni čiernej diery, že vlnová dĺžka svetla sa predlžuje, takže sa javí červenší. Vďaka ostrému rozlíšeniu STIS bol tím schopný izolovať slabé svetlo prichádzajúce z oblasti čiernych dier a blokovať kontaminujúce svetlo. Ako povedal Chiaberge:
„Bez Hubble by sme to neboli schopní vidieť, pretože oblasť čiernych dier má nízku svietivosť. Svietivosť hviezd v galaxii zatieni čokoľvek v jadre. Takže ak to budete pozorovať zo zeme, dominuje vám jas hviezd, ktorý utopí slabú emisiu z jadra. “
Tím dúfa, že bude stavať na tomto najnovšom objave tým, že Hubble použije na lov podobných kompaktných diskov okolo čiernych dier s nízkou svietivosťou. Ak budú úspešné, výsledné objavy poskytnú astronómom ďalšie príležitosti na zobrazenie relativity v akcii.
Štúdia, ktorá popisuje pozorovania tímu, sa nedávno objavila v Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti.
