Det Hubble-rumteleskop er som en gammel hund, der konstant lærer det astronomiske samfund nye tricks. I løbet af sine næsten tredive år i drift har den afsløret vigtige data om universets udvidelse, dets alder, Mælkevejen, supermassive sorte huller (SMBH'er), andre stjernesystemer og exoplaneter og solsystemets planeter .
Senest foretaget et internationalt team af forskere, der brugte Hubble, en opdagelse, der ikke kun var fascinerende, men helt uventet. I hjertet af spiralgalaksen NGC 3147 opdagede de en hvirvlende tynd gasskive, der var prærisk tæt på et baghul på ca. 250 millioner solmasser. Fundet var en komplet overraskelse, da det sorte hul blev betragtet som for lille til at have en sådan struktur omkring sig.
NGC 3147 er beliggende cirka 130 millioner lysår fra Jorden og er en spiralgalakse med en relativt lille SMBH i kernen. Tingene
Som Stefano Bianchi - en forsker fra Università
”Dette er et spændende kig på en disk meget tæt på et sort hul, så tæt at hastighederne og intensiteten af tyngdekraften påvirker, hvordan lysets fotoner ser ud. Vi kan ikke forstå dataene, medmindre vi inkluderer relativitetsteorier. ”
I mindre galakser som NGC 3147 er det ikke meningen, at der skal være nok gravitationsfanget materiale til at fodre deres SMBH'er regelmæssigt - hvilket effektivt gør dem til "underernærede sorte huller". Som sådan er det sandsynligt, at den lille mængde infalling materiale, de bruger, sprænger og danner en doughnut-formet torus, snarere end at udflate ud i en tynd disk.
Det var derfor temmelig overraskende at se en disk, der omkranser det sorte hul i NGC 3147, der ligner de mere magtfulde, der findes omkring meget større SMBH'er i midten af ekstremt aktive galakser. Som Ari Laor fra Technion-Israel Institute of Technology forklarede:
”Vi troede, at dette var den bedste kandidat til at bekræfte, at akkretionsdisken ikke findes længere under visse lysstyrker. Hvad vi så var noget helt uventet. Vi fandt gas i bevægelsesproducerende funktioner, som vi kun kan forklare som produceret af materiale, der roterer i en tynd disk meget tæt på det sorte hul. ”
Disse observationer var især overraskende, da forskerteamet oprindeligt valgte NGC 3147 til validering af accepterede modeller af galakser. Disse modeller forudsiger, at akkretionsskiver dannes, når gas fanges af et tyngdepunkt fra SMBHs. Efterhånden som diskene får hastighed fra det sorte huls rotatonalhastighed, begynder de at udsende intens lys og frembringe et lyst atom, der kaldes en kvasar.
Når der først trækkes mindre materiale ind i disken, begynder det at nedbrydes og bliver svagere. Da teamet kiggede på NGC 3147, forventede de at se en aktiv galakse med lavere lysstyrke med et underernært sort hul. Som Bianchi forklarede:
”Den type disk, vi ser, er en nedskaleret kvasar, som vi ikke forventede at eksistere. Det er den samme type disk, som vi ser i objekter, der er 1.000 eller endda 100.000 gange mere lysende. Forudsigelserne af aktuelle modeller for gasdynamik i meget svage aktive galakser mislykkedes klart. ”
Som bemærket, fordi disken er så dybt indlejret i det sorte huls intense tyngdefelt, ændres lyset fra gasskiven i overensstemmelse med Einsteins teori om generel relativitet. Denne teori beskriver, hvordan rumtidens krumning ændres i nærværelse af et tyngdefelt, som endda kan påvirke lysets opførsel (som er beskrevet af Einsteins teori om særlig relativitet).
Baseret på deres observationer med Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), bestemte teamet, at materialet på disken bevægede sig med mere end 10% lysets hastighed. Ved disse ekstreme hastigheder så materialet på disken ud til at lysne, da det kørte mod Jorden på den ene side og dæmpede, mens det gik væk på den anden (en effekt kendt som relativistisk stråling).
Observationer af Hubble viste også, at gassen er så indlejret i det sorte huls tyngdepunktsbrønde, at lysets bølgelængde strækkes, hvilket får det til at se rødere ud. Takket være STISs skarpe opløsning var teamet i stand til at isolere det svage lys fra det sorte hulregion og blokere forurenende lys. Som Chiaberge sagde:
”Uden Hubble ville vi ikke have været i stand til at se dette, fordi det sorte hul region har en lav lysstyrke. Stjernernes lysstyrke i galaksen overtræder noget i kernen. Så hvis du observerer det fra jorden, bliver du domineret af stjernenes lysstyrke, som drukner den svage emission fra kernen. ”
Holdet håber at kunne bygge videre på denne seneste opdagelse ved at bruge Hubble til at jage efter lignende kompakte skiver omkring sorte huller med lav lysstyrke. Hvis det lykkes, vil de resulterende opdagelser give astronomer yderligere muligheder for at se relativitet i handling.
Undersøgelsen, der beskriver holdets observationer, der for nylig blev vist i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society.
