Космический телескоп Хаббл это как старая собака, которая постоянно преподает астрономическому сообществу новые уловки. В течение почти тридцати лет работы он обнаружил важные данные о расширении Вселенной, ее возрасте, Млечном Пути, сверхмассивных черных дырах (SMBH), других звездных системах и экзопланетах и планетах Солнечной системы. ,
Совсем недавно международная команда исследователей, использующих Хаббл, сделала открытие, которое было не только увлекательным, но и совершенно неожиданным. В самом сердце спиральной галактики NGC 3147 они обнаружили закрученный тонкий диск газа, который был опасно близко к задней дыре, которая составляет около 250 миллионов солнечных масс. Находка была полной неожиданностью, поскольку черная дыра считалась слишком маленькой, чтобы иметь такую структуру вокруг нее.
NGC 3147, расположенная примерно в 130 миллионов световых лет от Земли, представляет собой спиральную галактику с относительно небольшим SMBH в ее ядре. Вещи
Как Стефано Бьянки - исследователь из Университета
«Это интригующий взгляд на диск, расположенный очень близко к черной дыре, настолько близко, что скорости и интенсивность гравитационного воздействия влияют на то, как выглядят фотоны света. Мы не сможем понять данные, если не включим теории относительности ».
В меньших галактиках, таких как NGC 3147, не должно быть достаточного количества материала, захваченного гравитацией, для регулярного питания их SMBH, что делает их «недоедающими черными дырами». Таким образом, небольшое количество падающего материала, которое они потребляют, скорее всего, будет раздуваться и образовывать тор в форме пончика, а не расплющиваться в тонкий диск.
Поэтому было довольно удивительно видеть диск, окружающий черную дыру в NGC 3147, который напоминает более мощные, найденные вокруг гораздо больших SMBH в центре чрезвычайно активных галактик. Как объяснил Ари Лаор из Технион-Израильского технологического института:
«Мы подумали, что это лучший кандидат для подтверждения того, что при определенных значениях яркости аккреционный диск больше не существует. То, что мы увидели, было чем-то совершенно неожиданным. Мы обнаружили, что газ в движении создает свойства, которые мы можем объяснить только тем, что он создается материалом, вращающимся в тонком диске очень близко к черной дыре ».
Эти наблюдения были особенно удивительными, так как исследовательская группа первоначально выбрала NGC 3147 для проверки принятых моделей галактик. Эти модели предсказывают, что аккреционные диски образуются, когда газ захватывается гравитационным притяжением SMBH. Когда диски набирают скорость благодаря вращательной скорости черной дыры, они начинают излучать интенсивный свет, создавая яркое ядро, известное как квазар.
Однако, как только в диск попадает меньше материала, он начинает разрушаться и становится более тусклым. Когда команда посмотрела на NGC 3147, они ожидали увидеть активную галактику с низкой светимостью и истощенной черной дырой. Как объяснил Бьянки:
«Тип диска, который мы видим, - это уменьшенный квазар, которого мы не ожидали существовать. Это тот же тип диска, который мы видим в объектах, которые в 1000 или даже 100 000 раз ярче. Предсказания современных моделей газовой динамики в очень слабых активных галактиках явно не оправдались ».
Как уже отмечалось, поскольку диск настолько глубоко внедрен в интенсивное гравитационное поле черной дыры, свет от газового диска модифицируется в соответствии с теорией общей теории относительности Эйнштейна. Эта теория описывает, как кривизна пространства-времени изменяется в присутствии гравитационного поля, которое может даже влиять на поведение света (которое описано в теории особой относительности Эйнштейна).
Основываясь на своих наблюдениях на космическом телескопе Хаббла (STIS), команда определила, что материал в диске перемещался со скоростью света более чем на 10%. При этих экстремальных скоростях материал в диске, казалось, осветлялся, когда он двигался к Земле с одной стороны, и затемнялся, когда он ускорялся с другой (эффект, известный как релятивистское излучение).
Наблюдения Хаббла также показали, что газ настолько погружен в гравитационную яму черной дыры, что длина волны света растягивается, делая его более красным. Благодаря четкому разрешению STIS команда смогла изолировать слабый свет, исходящий из области черной дыры, и заблокировать загрязняющий свет. Как сказал Чиаберже:
«Без Хаббла мы не смогли бы увидеть это, потому что область черной дыры имеет низкую светимость. Светимости звезд в галактике затмевают все, что есть в ядре. Так что, если вы наблюдаете это с земли, у вас преобладает яркость звезд, которая заглушает слабое излучение ядра ».
Команда надеется использовать это последнее открытие, используя Хаббл для поиска похожих дисков вокруг черных дыр с низкой светимостью. В случае успеха полученные в результате открытия предоставят астрономам дополнительные возможности для просмотра относительности в действии.
Исследование, которое описывает наблюдения группы, недавно появилось в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
