De Hubble romteleskop er som en gammel hund som stadig lærer det astronomiske samfunnet nye triks. I løpet av sine nesten tretti år i drift har den avslørt viktige data om utvidelsen av universet, dens alder, Melkeveien, supermassive sorte hull (SMBH), andre stjernesystemer og exoplaneter, og planetene i solsystemet .
Senest gjorde et internasjonalt team av forskere som bruker Hubble, en oppdagelse som ikke bare var fascinerende, men helt uventet. I hjertet av spiralgalaksen NGC 3147 oppdaget de en virvlende tynn skive med gass som var prekært nær et bakhull på rundt 250 millioner solmasser. Funnet var en fullstendig overraskelse siden det sorte hullet ble ansett for for lite til å ha en slik struktur rundt seg.
NGC 3147 ligger omtrent 130 millioner lysår fra Jorden, og er en spiralgalakse med en relativt liten SMBH i kjernen. Tingene
Som Stefano Bianchi - en forsker fra Università
“Dette er et spennende kikk på en disk veldig nær et svart hull, så nært at hastighetene og intensiteten til gravitasjonstrekket påvirker hvordan lysfotonene ser ut. Vi kan ikke forstå dataene med mindre vi inkluderer relativitetsteoriene. ”
I mindre galakser som NGC 3147 er det ikke meningen at det skal være nok gravitasjonsfanget materiale til å mate SMBH-ene deres jevnlig - og effektivt gjøre dem til “underernærte sorte hull”. Som sådan er det sannsynlig at den lille mengden infalling materiale de bruker, vil blåse opp og danne en smultringformet torus, i stedet for å flate ut i en tynn skive.
Det var derfor ganske overraskende å se en disk som omkranser det sorte hullet i NGC 3147 som ligner de kraftigere som finnes rundt mye større SMBH-er i sentrum av ekstremt aktive galakser. Som Ari Laor fra Technion-Israel Institute of Technology, forklarte:
"Vi trodde dette var den beste kandidaten til å bekrefte at under visse lysstyrker eksisterer ikke akkresjonsdisken lenger. Det vi så var noe helt uventet. Vi fant gass i bevegelse som produserer funksjoner som vi bare kan forklare som produsert av materiale som roterer i en tynn skive veldig nær det svarte hullet. ”
Disse observasjonene var spesielt overraskende siden forskerteamet opprinnelig valgte NGC 3147 for å validere aksepterte modeller av galakser. Disse modellene forutsier at akkresjonsskiver dannes når gass blir fanget av en gravitasjonstrekk fra SMBHs. Når skivene får fart fra det svarte hullets rotasjonshastighet, begynner de å avgi intens lys, og produserer et sterkt kjernekraft kjent som en kvasar.
Når mindre materiale trekkes inn i disken, begynner det imidlertid å bryte sammen og bli svakere. Da teamet så på NGC 3147, ventet de å se en aktiv galakse med lavere lysstyrke med et underernært svart hull. Som Bianchi forklarte:
“Den typen disk vi ser er en nedskalert kvasar som vi ikke forventet å eksistere. Det er den samme typen disk vi ser i objekter som er 1000 eller til og med 100 000 ganger mer lysende. Forutsigelsene av nåværende modeller for gassdynamikk i veldig svake aktive galakser mislyktes tydeligvis. ”
Som nevnt, fordi disken er så dypt innebygd i det svarte hullets intense gravitasjonsfelt, blir lyset fra gassdisken modifisert i samsvar med Einsteins teori om generell relativitet. Denne teorien beskriver hvordan romtidens krumning endres i nærvær av et gravitasjonsfelt, som til og med kan påvirke oppførselen til lys (som er beskrevet av Einsteins teori om spesiell relativitet).
Basert på observasjonene deres med Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), bestemte teamet at materialet på disken beveget seg med mer enn 10% lysets hastighet. Ved disse ekstreme hastighetene så ut til at materialet på disken ble lysere når det beveget seg mot Jorden på den ene siden og nedtonet mens det gikk bort på den andre (en effekt kjent som relativistisk stråling).
Observasjonene fra Hubble viste også at gassen er så innebygd i det sorte hullets gravitasjonsbrønn at lysets bølgelengde blir strukket, slik at det virker rødere. Takket være STISs skarpe oppløsning, var teamet i stand til å isolere det svake lyset fra det sorte hullområdet og blokkere forurensende lys. Som Chiaberge sa:
Uten Hubble ville vi ikke ha klart å se dette fordi svarthullsregionen har en lav lysstyrke. Lysene til stjernene i galaksen skinner over alt i kjernen. Så hvis du observerer det fra bakken, blir du dominert av stjernenes lysstyrke, som drukner den svake utslipp fra kjernen. "
Teamet håper å kunne bygge videre på denne siste oppdagelsen ved å bruke Hubble til å jakte på lignende kompakte disker rundt svarte hull med lav lysstyrke. Hvis de blir vellykket, vil de resulterende funnene gi astronomer ekstra muligheter til å se relativitet i handling.
Studien som beskriver teamets observasjoner nylig dukket opp i Månedlige merknader fra Royal Astronomical Society.
