Hubble opdager mystisk sort hul-skive

Astronomer, der bruger NASA/ESA Hubble-rumteleskopet, har observeret en uventet tynd skive af materiale, der omkranser et supermassivt sort hul i hjertet af spiralgalaksen NGC 3147, ligger 130 millioner lysår væk.

Tilstedeværelsen af ​​det sorte hul i en aktiv galakse med lav lysstyrke har astronomer overrasket. Sorte huller i visse typer galakser såsom NGC 3147 anses for at sulte, da der ikke er tilstrækkeligt gravitationsfanget materiale til at fodre dem regelmæssigt. Det er derfor gådefuldt, at der er en tynd skive, der omkranser et udsultet sort hul, der efterligner de meget større skiver, der findes i ekstremt aktive galakser.

Af særlig interesse, denne skive af materiale, der kredser om det sorte hul, giver en unik mulighed for at teste Albert Einsteins relativitetsteorier. Skiven er så dybt indlejret i det sorte huls intense gravitationsfelt, at lyset fra gasskiven ændres, ifølge disse teorier, giver astronomerne et unikt kig på de dynamiske processer tæt på et sort hul.

"Vi har aldrig set virkningerne af både generel og speciel relativitetsteori i synligt lys med så meget klarhed, " sagde teammedlem Marco Chiaberge fra AURA for ESA, STScI og Johns Hopkins University.

Skivens materiale blev målt af Hubble til at hvirvle rundt om det sorte hul med mere end 10 % af lysets hastighed. Ved så ekstreme hastigheder, gassen ser ud til at lysne, når den bevæger sig mod Jorden på den ene side, og dæmpes, når den suser væk fra vores planet på den anden. Denne effekt er kendt som relativistisk beaming. Hubbles observationer viser også, at gassen er indlejret så dybt i en gravitationsbrønd, at lyset kæmper for at undslippe, og ser derfor ud til at være strakt til rødere bølgelængder. Det sorte huls masse er omkring 250 millioner gange Solens masse.

"Dette er et spændende kig på en skive meget tæt på et sort hul, så tæt på, at hastighederne og intensiteten af ​​tyngdekraften påvirker, hvordan vi ser lysets fotoner, " forklarede undersøgelsens første forfatter, Stefano Bianchi, fra Università degli Studi Roma Tre i Italien.

For at studere sagen, der hvirvler dybt inde i denne disk, forskerne brugte instrumentet Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). Dette diagnostiske værktøj deler lyset fra et objekt i dets mange individuelle bølgelængder for at bestemme objektets hastighed, temperatur, og andre egenskaber med meget høj præcision. STIS var integreret til effektivt at observere området med lav lysstyrke omkring det sorte hul, blokerer galaksens strålende lys.

Astronomerne valgte oprindeligt denne galakse for at validere accepterede modeller om aktive galakser med lavere lysstyrke:dem med underernærede sorte huller. Disse modeller forudsiger, at skiver af materiale skulle dannes, når rigelige mængder gas fanges af et sort huls stærke tyngdekraft, efterfølgende udsender masser af lys og producerer et strålende beacon kaldet en kvasar.

"Den type skive, vi ser, er en nedskaleret kvasar, som vi ikke forventede at eksistere, " Bianchi forklarede. "Det er den samme type skive, vi ser i objekter, der er 1000 eller endda 100.000 gange mere lysende. Forudsigelserne af nuværende modeller for meget svage aktive galakser mislykkedes klart."

Holdet håber at bruge Hubble til at jage efter andre meget kompakte diske omkring sorte huller med lav lysstyrke i lignende aktive galakser.

Holdets papir vil blive vist i journalen Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .