ο Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είναι σαν ένα παλιό σκυλί που συνεχώς διδάσκει στην αστρονομική κοινότητα νέα κόλπα. Κατά τη διάρκεια των σχεδόν τριάντα χρόνων λειτουργίας του, αποκάλυψε ζωτικά δεδομένα σχετικά με την επέκταση του Σύμπαντος, την ηλικία του, τον Γαλαξία μας, τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (SMBHs), άλλα συστήματα αστεριών και εξωπλανήτες και τους πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος .
Πιο πρόσφατα, μια διεθνής ομάδα ερευνητών που χρησιμοποίησαν το Χαμπλ έκανε μια ανακάλυψη που δεν ήταν μόνο συναρπαστική αλλά εντελώς απρόσμενη. Στην καρδιά του σπειροειδούς γαλαξία NGC 3147, εντόπισαν έναν στροβιλισμένο λεπτό δίσκο αερίου που ήταν επισφαλώς κοντά σε μια πίσω τρύπα που είναι περίπου 250 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Το εύρημα ήταν μια απόλυτη έκπληξη καθώς η μαύρη τρύπα θεωρήθηκε πολύ μικρή για να έχει μια τέτοια δομή γύρω της.
Βρίσκεται περίπου 130 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, το NGC 3147 είναι ένας σπειροειδής γαλαξίας με έναν σχετικά μικρό SMBH στον πυρήνα του. Τα πραγματα
Ως Stefano Bianchi - ερευνητής από το Università
«Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα ματιά σε έναν δίσκο πολύ κοντά σε μια μαύρη τρύπα, τόσο κοντά που οι ταχύτητες και η ένταση της βαρυτικής έλξης επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο φαίνονται τα φωτόνια του φωτός. Δεν μπορούμε να κατανοήσουμε τα δεδομένα εκτός εάν συμπεριλάβουμε τις θεωρίες της σχετικότητας. "
Σε μικρότερους γαλαξίες όπως το NGC 3147, δεν υποτίθεται ότι υπάρχει αρκετό βαρυτικό υλικό για να τροφοδοτούν τα SMBH τους τακτικά - καθιστώντας τα αποτελεσματικά «υποσιτισμένες μαύρες τρύπες». Ως εκ τούτου, η μικρή ποσότητα υλικού εισαγωγής που καταναλώνουν είναι πιθανό να φουσκώνει και να σχηματίζει δακτύλιο σε σχήμα ντόνατ, αντί να ισοπεδώνεται σε ένα λεπτό δίσκο.
Ήταν λοιπόν μάλλον εκπληκτικό να βλέπεις έναν δίσκο που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα στο NGC 3147 που μοιάζει με τους ισχυρότερους που βρίσκονται γύρω από πολύ μεγαλύτερους SMBH στο κέντρο των εξαιρετικά ενεργών γαλαξιών. Όπως εξήγησε ο Ari Laor του Technion-Israel Institute of Technology:
«Πιστεύαμε ότι ήταν ο καλύτερος υποψήφιος για να επιβεβαιώσει ότι κάτω από ορισμένες φωτεινότητες, ο δίσκος συσσώρευσης δεν υπάρχει πια. Αυτό που είδαμε ήταν κάτι εντελώς απροσδόκητο. Βρήκαμε αέριο σε λειτουργίες παραγωγής που μπορούμε να εξηγήσουμε μόνο ότι παράγονται από υλικό που περιστρέφεται σε ένα λεπτό δίσκο πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα. "
Αυτές οι παρατηρήσεις ήταν ιδιαίτερα εκπληκτικές αφού η ερευνητική ομάδα επέλεξε αρχικά το NGC 3147 για να επικυρώσει αποδεκτά μοντέλα γαλαξιών. Αυτά τα μοντέλα προβλέπουν ότι οι δίσκοι συσσώρευσης σχηματίζονται όταν το αέριο παγιδεύεται από έλξη SMBHs. Καθώς οι δίσκοι κερδίζουν ταχύτητα από την περιστροφική ταχύτητα της μαύρης τρύπας, αρχίζουν να εκπέμπουν έντονο φως, παράγοντας ένα φωτεινό πυρηνικό γνωστό ως κβάζαρ.
Ωστόσο, μόλις τραβηχτεί λιγότερο υλικό στο δίσκο, αρχίζει να διαλύεται και γίνεται πιο αχνό. Όταν η ομάδα κοίταξε το NGC 3147, περίμεναν να δουν έναν ενεργό γαλαξία χαμηλότερης φωτεινότητας με μια μαύρη τρύπα με υποσιτισμό. Όπως εξήγησε ο Bianchi:
«Ο τύπος του δίσκου που βλέπουμε είναι ένα κλιμακωτό κβάζαρ που δεν περιμέναμε να υπάρχει. Είναι ο ίδιος τύπος δίσκου που βλέπουμε σε αντικείμενα που είναι 1.000 ή ακόμα και 100.000 φορές πιο φωτεινά. Οι προβλέψεις των σημερινών μοντέλων για δυναμική αερίου σε πολύ αχνείς ενεργούς γαλαξίες απέτυχαν σαφώς. "
Όπως σημειώθηκε, επειδή ο δίσκος είναι τόσο βαθιά ενσωματωμένος στο έντονο βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας, το φως από το δίσκο αερίου τροποποιείται σύμφωνα με τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Αυτή η θεωρία περιγράφει πώς μεταβάλλεται η καμπυλότητα του χωροχρόνου παρουσία ενός βαρυτικού πεδίου, το οποίο μπορεί ακόμη και να επηρεάσει τη συμπεριφορά του φωτός (που περιγράφεται από τη Θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν).
Με βάση τις παρατηρήσεις τους με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Imaging Spectrograph (STIS) του Hubble, η ομάδα διαπίστωσε ότι το υλικό στο δίσκο κινείται σε περισσότερο από 10% την ταχύτητα του φωτός. Σε αυτές τις ακραίες ταχύτητες, το υλικό στο δίσκο φάνηκε να φωτίζεται καθώς ταξιδεύει προς τη Γη από τη μία πλευρά και εξασθενίζει καθώς επιταχύνεται από την άλλη (ένα φαινόμενο γνωστό ως σχετικιστική ακτινοβολία).
Οι παρατηρήσεις του Χαμπλ έδειξαν επίσης ότι το αέριο είναι τόσο ενσωματωμένο στο βαρυτικό πηγάδι της μαύρης τρύπας, ώστε το μήκος κύματος του φωτός να τεντώνεται, κάνοντάς το να φαίνεται πιο κόκκινο. Χάρη στην ευκρίνεια της ανάλυσης του STIS, η ομάδα μπόρεσε να απομονώσει το αχνό φως που προέρχεται από την περιοχή της μαύρης τρύπας και να αποκλείσει το μολυσματικό φως. Όπως είπε ο Chiaberge:
«Χωρίς το Χαμπλ, δεν θα μπορούσαμε να το δούμε γιατί η περιοχή της μαύρης τρύπας έχει χαμηλή φωτεινότητα. Οι φωτεινότητες των αστεριών στον γαλαξία ξεπερνούν οτιδήποτε στον πυρήνα. Επομένως, αν το παρατηρήσετε από το έδαφος, κυριαρχείτε από τη φωτεινότητα των αστεριών, που πνίγει την αδύναμη εκπομπή από τον πυρήνα. "
Η ομάδα ελπίζει να αξιοποιήσει αυτήν την τελευταία ανακάλυψη χρησιμοποιώντας το Hubble για να αναζητήσει παρόμοιους συμπαγείς δίσκους γύρω από μαύρες τρύπες χαμηλής φωτεινότητας. Εάν είναι επιτυχές, οι προκύπτουσες ανακαλύψεις θα παρέχουν στους αστρονόμους πρόσθετες ευκαιρίες για να δουν τη σχετικότητα στη δράση.
Η μελέτη που περιγράφει τις παρατηρήσεις της ομάδας εμφανίστηκε πρόσφατα στο Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.
