Астрономы, использующие космический телескоп Хаббла NASA / ESA, обнаружили неожиданный тонкий диск из материала, окружающего сверхмассивную черную дыру в сердце спиральной галактики NGC3147, расположенной на расстоянии 130 миллионов световых лет от нас.
Присутствие диска черной дыры в такой активной галактике с низкой светимостью удивило астрономов. Черные дыры в некоторых типах галактик, таких как NGC3147, считаются голодными, поскольку недостаточно гравитационно захваченного материала, чтобы регулярно питать их. Поэтому удивительно, что существует тонкий диск, окружающий голодную черную дыру, который имитирует гораздо большие диски, найденные в чрезвычайно активных галактиках.
Особый интерес представляет этот диск из материала, окружающего черную дыру, так как дает уникальную возможность проверить теории относительности Альберта Эйнштейна. В соответствии с этими теориями диск настолько глубоко внедрен в интенсивное гравитационное поле черной дыры, что свет от газового диска изменяется, давая астрономам уникальный взгляд на динамические процессы, близкие к черной дыре.
«Мы никогда не видели эффектов общей и специальной относительности в видимом свете с такой большой ясностью», - сказал член команды исследователей Марко Чиаберже (Marco Chiaberge).
Как было измерено телескопом Хаббла, материал диска вращается вокруг черной дыры со скоростью более 10% скорости света. При таких экстремальных скоростях газ, кажется, осветляется, когда он движется к Земле с одной стороны, и тускнеет, когда он уходит от нашей планеты в другую сторону. Этот эффект известен как релятивистское излучение. Наблюдения Хаббла также показывают, что газ настолько глубоко погружен в гравитационную яму, что свет изо всех сил пытается вырваться, и поэтому кажется, что он растянут до более красных длин волн. Масса черной дыры примерно в 250 миллионов раз больше массы Солнца.
«Это интригующий взгляд на диск, расположенный очень близко к черной дыре, настолько близко, что скорости и интенсивность гравитационного воздействия влияют на то, как мы видим фотоны света», - объяснил первый автор исследования, Стефано Бьянки (Stefano Bianchi).
Для изучения вещества, закрученного глубоко внутри этого диска, исследователи использовали прибор для получения изображений с помощью космического телескопа Хаббла (Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph, STIS). Этот диагностический инструмент разделяет свет от объекта на множество отдельных длин волн, чтобы определить скорость, температуру и другие характеристики объекта с очень высокой точностью. STIS был неотъемлемой частью эффективного наблюдения области низкой светимости вокруг черной дыры, блокируя яркий свет галактики.
Первоначально астрономы выбрали эту галактику для проверки принятых моделей об активных галактиках с низкой светимостью: о недоедающих черных дырах. Эти модели предсказывают, что диски материала должны образовываться, когда достаточное количество газа захвачено сильным гравитационным притяжением черной дыры, впоследствии излучая много света и создавая блестящий маяк, называемый квазаром.
«Тип диска, который мы видим, - это уменьшенный квазар, существование которого мы не ожидали», - пояснил Стефано Бьянки. «Это тот же тип диска, который мы видим в объектах, яркость которых в 1000 или даже 100 000 раз больше. Предсказания современных моделей для очень слабых активных галактик явно не оправдались».
Команда надеется использовать телескоп Хаббла для поиска других очень компактных дисков вокруг черных дыр с низкой светимостью в похожих активных галактиках.
Видео иллюстрация художника о своеобразном тонком диске из материала, окружающем сверхмассивную черную дыру в сердце спиральной галактики NGC 3147:
Исследование было опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Источник: phys.org / ESA/Hubble Information Centre
