The Hubble vesoljski teleskop je kot stari pes, ki astronomsko skupnost ves čas uči novih trikov. V skoraj tridesetih letih delovanja je razkril ključne podatke o širitvi Vesolja, njegovi starosti, Mlečni poti, supermasivne črne luknje (SMBH), drugih zvezdnih sistemih in eksoplanetih ter planetih Osončja .
Pred kratkim je mednarodna skupina raziskovalcev, ki uporabljajo Hubble, odkrila, da ni bilo le fascinantno, ampak povsem nepričakovano. V osrčju spiralne galaksije NGC 3147 so opazili vrtinčen tanek plin, ki je bil tesno blizu hrbtne luknje, ki znaša približno 250 milijonov sončnih mas. Najdba je bila popolno presenečenje, saj se je črna luknja štela za premajhno, da bi imela takšno strukturo okoli sebe.
NGC 3147 se nahaja približno 130 milijonov svetlobnih let od Zemlje in je spiralna galaksija s sorazmerno majhnim SMBH v svojem jedru. Stvari
Kot Stefano Bianchi - raziskovalec z Università
"To je zanimiv pogled na disk, ki je blizu črne luknje, tako blizu, da hitrosti in intenzivnost gravitacijskega vleka vplivajo na to, kako izgledajo fotoni svetlobe. Podatkov ne moremo razumeti, če ne vključimo teorije relativnosti. "
V manjših galaksijah, kot je NGC 3147, naj ne bi bilo dovolj gravitacijsko zajetega materiala, ki bi redno hranil njihove SMBH - kar bi jih naredilo "podhranjene črne luknje". Tako lahko majhna količina materiala, ki ga porabimo, napihne in tvori krof v obliki krofov, namesto da bi se prilepil v tanek disk.
Zato je bilo presenetljivo videti disk, ki obkroža črno luknjo v NGC 3147, ki spominja na zmogljivejše, ki jih najdemo okoli veliko večjih SMBH v središču izjemno aktivnih galaksij. Kot je pojasnil Ari Laor z Tehnološko-izraelskega inštituta:
"Mislili smo, da je to najboljši kandidat za potrditev, da pod določenimi svetilnostmi akrektorski disk ne obstaja več. Kar smo videli, je bilo nekaj povsem nepričakovanega. Ugotovili smo, da se v gibanju pojavljajo plini, ki jih lahko razložimo le, da se proizvajajo tako, da se material vrti v tankem disku zelo blizu črne luknje.
Ta opažanja so bila še posebej presenetljiva, saj je raziskovalna skupina sprva izbrala NGC 3147 za potrditev sprejetih modelov galaksij. Ti modeli predvidevajo, da se akumulacijski diski oblikujejo, ko plin ujame gravitacijski poteg SMBH. Ko diski pridobijo hitrost zaradi rotatonalne hitrosti črne luknje, začnejo oddajati intenzivno svetlobo, kar ustvarja svetlo jedro, znano kot kvazar.
Ko pa na disk povleče manj materiala, se začne razpadati in postane bolj šibek. Ko so si ekipe ogledali NGC 3147, so pričakovali, da bodo videli aktivno galaksijo z nižjo svetilnostjo s podhranjeno črno luknjo. Kot je pojasnil Bianchi:
»Vrsta diska, ki ga vidimo, je pomanjšan kvazar, za katerega nismo pričakovali, da bo obstajal. To je isti tip diska, ki ga vidimo v predmetih, ki so 1.000 ali celo 100.000 krat bolj svetlobni. Napovedi trenutnih modelov za dinamiko plina v zelo šibkih aktivnih galaksijah očitno niso uspeli. "
Kot je navedeno, ker je disk tako globoko vpet v intenzivno gravitacijsko polje črne luknje, se svetloba iz plinskega diska spremeni v skladu z Einsteinovo teorijo splošne relativnosti. Ta teorija opisuje, kako se ukrivljenost prostora in časa spreminja ob prisotnosti gravitacijskega polja, ki lahko celo vpliva na vedenje svetlobe (kar opisuje Einsteinova Teorija posebne relativnosti).
Na podlagi njihovih opažanj s Hubble-jevim vesoljskim teleskopskim spektrografom (STIS) je ekipa ugotovila, da se material na disku giblje z več kot 10% hitrosti svetlobe. Pri teh ekstremnih hitrostih se je zdelo, da se je material na disku posvetlil, ko je na eni strani potoval proti Zemlji, potem pa se je na drugi zatemnil (učinek znan kot relativistično žarka).
Opažanja Hubbleja so tudi pokazala, da je plin tako vgrajen v gravitacijski jamici črne luknje, da se valovna dolžina svetlobe razteza, zato je videti bolj rdeča. Zahvaljujoč STIS-ovi ostri ločljivosti je ekipa uspela izolirati šibko svetlobo, ki prihaja iz območja črne luknje in preprečiti onesnaževalno svetlobo. Kot je dejal Chiaberge:
"Brez Hubbleja tega ne bi mogli videti, ker ima območje črne luknje majhno svetilnost. Svetilnosti zvezd v galaksiji zasenčijo karkoli v jedru. Torej, če jo opazujete s tal, vas obvladuje svetlost zvezd, ki utapljajo slabe emisije iz jedra. "
Ekipa upa, da bo nadgradila to najnovejše odkritje z uporabo Hubbleja za lov na podobne kompaktne diske okoli črnih lukenj z nizko svetilnostjo. Če bodo uspešna, bodo pridobljena odkritja astronomom ponudila dodatne možnosti za ogled relativnosti v akciji.
Študija, ki opisuje opažanja skupine, se je nedavno pojavila v Mesečna obvestila Royal Astronomical Society.
