Pozorovateľný vesmír je mimoriadne veľké miesto, ktoré má priemer približne 91 miliárd svetelných rokov. V dôsledku toho sú astronómovia nútení spoliehať sa na výkonné nástroje, aby videli vzdialené objekty. Ale aj tieto sú niekedy obmedzené a musia byť spárované s technikou známou ako gravitačné šošovky. Vyžaduje si to spoliehanie sa na veľké rozdelenie hmoty (galaxiu alebo hviezdu) na zväčšenie svetla prichádzajúceho zo vzdialeného objektu.
Použitím tejto techniky mohol medzinárodný tím vedcov z Kalifornského technologického inštitútu (Caltech) Owens Valley Radio Observatory (OVRO) pozorovať prúdy horúceho plynu chrliace sa z obrovskej čiernej diery vo vzdialenej galaxii (známe ako PKS 1413 +). 135). Tento objav doteraz poskytoval najlepší pohľad na typy horúcich plynov, ktoré sa často detegujú z centier supermasívnych čiernych dier (SMBH).
Výsledky výskumu boli opísané v dvoch štúdiách, ktoré boli uverejnené v 15 The Astrofyzical Journal. Obe boli vedené Harish Vedanthamom, postgraduálnym štipendistom Caltech Millikan, a boli súčasťou medzinárodného projektu vedeného Anthony Readheadom - Robinsonov profesor astronómie, Emeritus a riaditeľ OVRO.
Tento projekt OVRO je aktívny od roku 2008 a pomocou 40-metrového ďalekohľadu vykonáva dvakrát týždenne pozorovania približne 1 800 aktívnych SMBH a ich príslušných galaxií. Tieto pozorovania sa uskutočnili na podporu vesmírneho teleskopu Fermi gama NASA agentúry NASA, ktorý v rovnakom období vykonáva podobné štúdie týchto galaxií a ich SMBH.
Ako tím naznačil vo svojich dvoch štúdiách, tieto pozorovania poskytli nový pohľad na zhluky látok, ktoré sa pravidelne vyhadzujú zo supermasívnych čiernych dier, ako aj otvárajú nové možnosti pre výskum gravitačných šošoviek. Ako uviedol Dr. Vedantham v nedávnom tlačovom vyhlásení spoločnosti Caltech:
„Vedeli sme o existencii týchto zhlukov materiálových prúdov pozdĺž prúdov čiernych dier a že sa pohybujú blízko rýchlosti svetla, ale o ich vnútornej štruktúre alebo spôsobe ich vypustenia nie je známe veľa. S takýmto systémom šošoviek môžeme vidieť zhluky bližšie k centrálnemu motoru čiernej diery a oveľa podrobnejšie ako predtým. ““
Zatiaľ čo sa predpokladá, že všetky veľké galaxie majú v strede svojej galaxie SMBH, nie všetky ich sprevádzajú prúdy horúceho plynu. Prítomnosť takýchto prúdov je spojená s tzv. Aktívnym galaktickým jadrom (AGN), kompaktnou oblasťou v strede galaxie, ktorá je obzvlášť jasná v mnohých vlnových dĺžkach - vrátane rádia, mikrovlnnej, infračervenej, optickej, ultrafialovej, Röntgenové a gama žiarenie.
Tieto prúdy sú výsledkom materiálu, ktorý sa tlačí smerom k SMBH, z ktorých niektoré sa nakoniec dostanú do formy horúceho plynu. Materiál v týchto tokoch putuje rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla a toky sú aktívne po dobu 1 až 10 miliónov rokov. Zatiaľ čo trysky sú väčšinou konzistentné, každých pár rokov vyplávajú ďalšie zhluky horúcej hmoty.
Už v roku 2010 si vedci OVRO všimli, že rádiové emisie PKS 1413 + 135 sa v priebehu roka rozjasnili, vybledli a potom znova rozjasnili. V roku 2015 si všimli rovnaké správanie a vykonali podrobnú analýzu. Po vylúčení ďalších možných vysvetlení dospeli k záveru, že celkové zjasnenie bolo pravdepodobne spôsobené dvomi vysokorýchlostnými zhlukami materiálu, ktoré boli vytlačené z čiernej diery.
Tieto zhluky putovali po prúde a zväčšili sa, keď prešli za gravitačné šošovky, ktoré používali na pozorovanie. Tento objav bol celkom náhodný a bol výsledkom mnohých rokov astronomického štúdia. Ako Timothy Pearson, vedecký pracovník v oblasti výskumu v Caltech a spoluautor knihy, vysvetlil:
„Na nájdenie tohto jedného objektu so symetrickými poklesmi jasu, ktoré poukazujú na prítomnosť gravitačnej šošovky, bolo potrebné pozorovať obrovské množstvo galaxií. Teraz sa intenzívne pozeráme na všetky naše ďalšie údaje, aby sme sa pokúsili nájsť podobné objekty, ktoré môžu poskytnúť zväčšený pohľad na galaktické jadrá. “
Pozorovania medzinárodného tímu boli tiež vzrušujúce z povahy „šošovky“, ktorú použili. V minulosti sa vedci spoliehali na masívne šošovky (t. J. Celé galaxie) alebo mikro šošovky, ktoré pozostávali z jediných hviezd. Tím vedený Dr. Vedanthamom a Dr. Readheadom sa však spoliehal na to, čo označujú ako „mili-šošovka“ asi 10 000 slnečných hmôt.
Mohla by to byť prvá štúdia v histórii, ktorá sa spoliehala na stredne veľké šošovky, o ktorých sa domnievajú, že s najväčšou pravdepodobnosťou ide o hviezdokopa. Jednou z výhod milimetrových šošoviek je to, že nie sú dostatočne veľké na to, aby blokovali celý zdroj svetla, čo uľahčuje rozoznávanie menších predmetov. S týmto novým gravitačným šošovkovým systémom sa odhaduje, že astronómovia budú schopní pozorovať zhluky v mierkach asi 100 krát menších ako predtým. Ako Readhead vysvetlil:
„Zhluky, ktoré vidíme, sú veľmi blízko centrálnej čiernej diery a sú malé - len pár svetelných dní. Myslíme si, že tieto drobné komponenty, ktoré sa pohybujú blízko rýchlosti svetla, sú zväčšené gravitačnou šošovkou v poprednej špirálovej galaxii. Toto poskytuje vynikajúce rozlíšenie milióntiny sekundy oblúka, čo je ekvivalentné pozorovaniu zrna soli na Mesiaci zo Zeme. “
Vedci tiež naznačujú, že samotná šošovka je predmetom vedeckého záujmu, a to z jednoduchého dôvodu, že o objektoch v tomto rozsahu hmotnosti nie je veľa známe. Tento potenciálny hviezdokupa by preto mohla fungovať ako akési laboratórium, čo by vedcom umožnilo študovať gravitačné miliaošovky a zároveň by poskytlo jasný prehľad o prúdení jadrových prúdov z aktívnych galaktických jadier.
Pri pohľade do budúcnosti tím dúfa, že potvrdí výsledky svojich štúdií pomocou inej techniky známej ako veľmi dlhá základná interferometria (VLBI). Bude to zahŕňať rádioteleskopy z celého sveta, ktoré budú v strede snímať podrobné snímky PKS 1413 + 135 a SMBH. Vzhľadom na to, čo už pozorovali, je pravdepodobné, že tento SMBH vypustí ďalšie zhluky látok o niekoľko rokov (do roku 2020).
Vedantham, Readhead a ich kolegovia plánujú byť na túto udalosť pripravení. Pozorovanie tohto ďalšieho zhluku by nielen potvrdilo ich nedávne štúdie, ale tiež by potvrdilo techniku Milli-šošoviek, ktorú použili na uskutočnenie svojich pozorovaní. Ako uviedol Readhead: „Takéto štúdie by sme nemohli robiť bez univerzitného observatória, ako je Owens Valley Radio Observatory, kde máme čas venovať veľký ďalekohľad výlučne jednému programu.“
Štúdie sa umožnili vďaka financovaniu NASA, Národnej vedeckej nadácie (NSF), Smithsonovho inštitútu, Academia Sinica, Fínskej akadémie a Čílskeho centra Excelencie en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).
