Vesolje, ki ga je mogoče opazovati, je izjemno veliko mesto, saj v premeru meri približno 91 milijard svetlobnih let. Kot rezultat tega so astronomi prisiljeni, da se za spremljanje oddaljenih predmetov zanašajo na močne instrumente. Toda tudi te so včasih omejene in jih je treba seznaniti s tehniko, imenovano gravitacijsko lečo. To vključuje zanašanje na veliko porazdelitev snovi (galaksije ali zvezde) za povečanje svetlobe, ki prihaja iz oddaljenega predmeta.
S to tehniko je mednarodna ekipa pod vodstvom raziskovalcev Kalifornijskega tehnološkega inštituta (Caltech) Owens Valley Radio Observatory (OVRO) lahko opazovala curke vročega plina, ki izvirajo iz supermasivne črne luknje v oddaljeni galaksiji (znani kot PKS 1413 + 135). Odkritje je dalo najboljši pregled do zdaj vročega plina, ki ga pogosto zaznamo iz središč supermasivne črne luknje (SMBH).
Ugotovitve raziskav so bile opisane v dveh raziskavah, ki sta bili objavljeni v 15. številki avgusta 2007 The Astrophysical Journal. Oba sta vodila Harish Vedantham, podoktorski znanstvenik Caltech Millikan in sta bila del mednarodnega projekta, ki ga je vodil Anthony Readhead - Robinson profesor astronomije, Emeritus in direktor OVRO.
Projekt OVRO deluje od leta 2008 in dvakrat tedensko opazuje približno 1800 aktivnih SMBH in njihovih galaksij z uporabo 40-metrskega teleskopa. Ta opažanja so bila izvedena v podporo NASA-inovega vesoljskega teleskopa Fermi, ki je v istem obdobju izvajal podobne študije teh galaksij in njihovih SMBH.
Kot je skupina navedla v svojih dveh študijah, so ta opažanja omogočila nov vpogled v gruče snovi, ki se občasno izpuščajo iz supermasivnih črnih lukenj, ter odprla nove možnosti za raziskovanje gravitacijskih leč. Kot je dr. Vedantham navedel v nedavni izjavi za medije Caltech:
»Znano je že za obstoj teh skupkov materiala, ki se pretakajo po črnih luknjah, in da se premikajo blizu hitrosti svetlobe, ni pa veliko znanega o njihovi notranji zgradbi ali o tem, kako se lansirajo. Pri sistemih leč, kot je ta, lahko opazimo grude bližje centralnemu motorju črne luknje in veliko bolj podrobno kot prej. "
Čeprav se verjame, da imajo vse velike galaksije SMBH v središču svoje galaksije, pa niso vsi zrakoplovi, ki jih spremljajo. Prisotnost takšnih curkov je povezana s tistim, kar je znano kot aktivno galaktično jedro (AGN), kompaktno območje v središču galaksije, ki je še posebej svetlo v številnih valovnih dolžinah - vključno z radiem, mikrovalovno pečico, infrardečim, optičnim, ultra vijolično, Rentgensko in gama žarčenje.
Ti curki so rezultat materiala, ki se vleče proti SMBH, od katerih se nekateri odvržejo v obliki vročega plina. Material v teh tokovih potuje s svetlobno hitrostjo, tokovi pa so aktivni za obdobja od 1 do 10 milijonov let. Medtem ko so večino časa curki relativno dosledni, vsakih nekaj let izpljunejo dodatne gruče vroče snovi.
Leta 2010 so raziskovalci OVRO opazili, da so se radijske emisije PKS 1413 + 135 v letu dni poživile, zbledele in se nato spet posvetlile. Leta 2015 so opazili isto vedenje in opravili podrobno analizo. Po izključitvi drugih možnih razlag so ugotovili, da je splošno posvetlitev verjetno povzročila dva hitra gruča materiala, ki se izvržeta iz črne luknje.
Te grude so potovale po curku in se povečale, ko so se podale za gravitacijsko lečo, ki so jo uporabile za svoje opazovanje. To odkritje je bilo precej naključje in je bilo rezultat dolgoletnih astronomskih študij. Kot je pojasnil Timothy Pearson, višji raziskovalni znanstvenik na Caltechu in soavtor prispevka:
"Opazili smo ogromno število galaksij, da smo našli ta en predmet s simetričnimi kapljicami v svetlosti, ki kažejo na prisotnost gravitacijske leče. Zdaj težje preučujemo vse druge podatke, da bi poskušali najti podobne predmete, ki bi lahko povečali pogled na galaktična jedra. "
Pri opazovanjih mednarodne ekipe je bilo navdušujoče tudi narava uporabljenih leč. V preteklosti so se znanstveniki opirali na masivne leče (tj. Cele galaksije) ali na mikro leče, ki so bile sestavljene iz posameznih zvezd. Vendar se je ekipa, ki sta jo vodila dr. Vedantham in dr. Readhead, oprla na tisto, kar opisujejo kot "mil-lečo" približno 10.000 sončnih mas.
To bi lahko bila prva študija v zgodovini, ki se je opirala na vmesno lečo, za katero verjamejo, da je najverjetneje zvezdna kopica. Ena od prednosti leče velikosti milijon je ta, da ni dovolj velik, da bi blokiral celoten vir svetlobe, kar olajša opazovanje manjših predmetov. S tem novim gravitacijskim sistemom leče se ocenjuje, da bodo astronomi lahko opazovali kepe v tehtnicah, približno 100-krat manjših kot prej. Kot je pojasnil Readhead:
"Koščki, ki jih vidimo, so zelo blizu osrednje črne luknje in so drobni - le nekaj svetlobnih dni. Menimo, da te drobne komponente, ki se gibljejo s hitrostjo svetlobe, povečuje gravitacijska leča v sprednji spiralni galaksiji. To zagotavlja izvrstno ločljivost milijonske sekunde loka, ki je enakovredna gledanju zrna soli na Luni z Zemlje. "
Raziskovalci navajajo, da je leča znanstveno zanimiva iz preprostega razloga, ker o predmetih v tem masnem območju ni veliko znanega. Ta potencialni zvezdni grozd bi lahko deloval kot nekakšen laboratorij, kar bi raziskovalcem dalo možnost preučevanja gravitacijskih mil-leč, hkrati pa tudi jasen pogled na jedrske curke, ki izvirajo iz aktivnih galaktičnih jeder.
V prihodnosti si ekipa upa potrditi rezultate svojih študij z drugo tehniko, znano kot zelo dolga osnovna interferometrija (VLBI). V to bodo vključeni radijski teleskopi z vsega sveta, ki bodo podrobno slikali PKS 1413 + 135 in SMBH v njegovem središču. Glede na to, kar so opazili do zdaj, bo verjetno ta SMBH v nekaj letih (do leta 2020) izpustila še en kup snovi.
Vedantham, Readhead in njihovi kolegi načrtujejo, da bodo pripravljeni na ta dogodek. Če opazite to naslednjo grudo, ne bi samo potrdili njihovih nedavnih raziskav, temveč bi potrdili tudi tehniko mil-leč, ki so jo uporabljali pri opazovanju. Kot je Readhead navedel, "takšnih študij ne bi mogli narediti brez univerzitetnega observatorija, kot je radio observatorij Owens Valley, kjer imamo čas nameniti velik teleskop izključno enemu programu."
Študije so bile možne zaradi finančnih sredstev NASA, Nacionalne znanstvene fundacije (NSF), Smithsonian Institution, Academia Sinica, Akademije Finske in čilskega Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).
