Hubbleův kosmický dalekohled je jako starý pes, který neustále učí astronomické komunitě nové triky. Během téměř třiceti let provozu odhalil zásadní údaje o expanzi vesmíru, jeho věku, Mléčné dráze, supermasivních černých děrách (SMBH), dalších hvězdných systémech a exoplanetách a planetách sluneční soustavy. .
Nedávno mezinárodní tým vědců používajících Hubble provedl objev, který byl nejen fascinující, ale zcela neočekávaný. V srdci spirálové galaxie NGC 3147 spatřili vířící tenký disk plynu, který byl nejistě blízko zadní díry, což je asi 250 milionů solárních hmot. Nález byl naprostým překvapením, protože černá díra byla považována za příliš malou na to, aby kolem sebe měla takovou strukturu.
NGC 3147 se nachází zhruba 130 milionů světelných let od Země a je spirálovou galaxií s relativně malým SMBH v jeho jádru. Věci
Jako Stefano Bianchi - vědec z Università
"Je to zajímavý pohled na disk velmi blízko k černé díře, tak blízko, že rychlosti a intenzita gravitačního tahu ovlivňují to, jak fotony světla vypadají." Nemůžeme pochopit data, pokud nezahrneme teorie relativity. “
V menších galaxiích, jako je NGC 3147, by neměl být dostatek gravitačně zachyceného materiálu, který by pravidelně napájel jejich SMBH - což z nich činí „podvyživené černé díry“. Proto malé množství nafouknutého materiálu, který spotřebovávají, pravděpodobně nafoukne a vytvoří prstenec ve tvaru koblihy, spíše než se vyrovná na tenký disk.
Bylo tedy docela překvapivé vidět disk obklopující černou díru v NGC 3147, který připomíná silnější ty, které se nacházejí kolem mnohem větších SMBH ve středu extrémně aktivních galaxií. Jak Ari Laor z Technion-Israel Institute of Technology vysvětlil:
"Mysleli jsme si, že je to nejlepší kandidát, který potvrdí, že pod určitými svítivostmi akreční disk už neexistuje." To, co jsme viděli, bylo něco úplně neočekávaného. Zjistili jsme, že funkce vytvářející plyn v pohybu můžeme vysvětlit pouze jako vznikající rotací materiálu v tenkém disku velmi blízko k černé díře. “
Tato pozorování byla obzvláště překvapující, protože výzkumný tým původně vybral NGC 3147 k ověření akceptovaných modelů galaxií. Tyto modely předpovídají, že akreční disky se tvoří, když je plyn zachycen gravitačním tahem SMBH. Jakmile disky získají rychlost z rotační rychlosti černé díry, začnou vydávat intenzivní světlo a produkují jasnou jadernou látku známou jako kvazar.
Jakmile se však na disk vtáhne méně materiálu, začne se rozpadat a stane se slabším. Když se tým podíval na NGC 3147, očekávali, že uvidí aktivní galaxii s nižší svítivostí a podvyživenou černou dírou. Jak vysvětlil Bianchi:
„Typ disku, který vidíme, je zmenšený kvasar, který jsme neočekávali. Je to stejný typ disku, jaký vidíme v objektech, které jsou 1 000 nebo dokonce 100 000 krát jasnější. Předpovědi současných modelů pro dynamiku plynu ve velmi slabých aktivních galaxiích zjevně selhaly. “
Jak je uvedeno, protože disk je tak hluboce zabudován do intenzivního gravitačního pole černé díry, světlo z plynového disku je upraveno v souladu s Einsteinovou teorií obecné relativity. Tato teorie popisuje, jak se mění křivost časoprostoru v přítomnosti gravitačního pole, které může dokonce ovlivnit chování světla (které popisuje Einsteinova teorie speciální relativity).
Na základě jejich pozorování pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu Imaging Spectrograph (STIS) tým zjistil, že materiál na disku se pohyboval rychlostí světla více než 10%. Při těchto extrémních rychlostech se zdálo, že se materiál na disku rozjasňuje, když na jedné straně cestuje směrem k Zemi a tlumí, zatímco na druhé straně odstraňuje (účinek známý jako relativistické paprsky).
Hubbleova pozorování také ukázala, že plyn je tak zapuštěn do gravitační studny černé díry, že vlnová délka světla je natažena, takže se zdá být červenější. Díky ostrému rozlišení STIS byl tým schopen izolovat slabé světlo přicházející z oblasti černé díry a blokovat znečišťující světlo. Jak řekl Chiaberge:
"Bez Hubble bychom to nemohli vidět, protože oblast černých děr má nízkou svítivost." Světelnost hvězd v galaxii zastíní cokoli v jádru. Takže pokud to pozorujete ze země, dominuje vám jas hvězd, který utopí slabé emise z jádra. “
Tým doufá, že bude stavět na tomto nejnovějším objevu pomocí Hubble k lovu na podobné kompaktní disky kolem černých děr s nízkou svítivostí. Pokud budou úspěšné, výsledné objevy poskytnou astronomům další příležitosti k zobrazení relativity v akci.
Studie, která popisuje pozorování týmu, se nedávno objevila v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti.
