Знайдено загадкову чорну діру

Наче чорні діри й так не достатньо загадкові, та астрономи за допомогою космічного телескопа Хаббла виявили несподівано тонкий диск матеріалу, що несамовито кружиться навколо надмасивної чорної діри в серці спіральної галактики NGC 3147, розташованої за 130 мільйонів світлових років від нас.

Загадка полягає в тому, що ґрунтуючись на сучасних астрономічних теоріях, цього диску не повинно там бути, розповідають в НАСА. Однак, як зазначають в аерокосмічному агентстві, неочікувана присутність диска так близько до чорної діри надає унікальну можливість перевірити теорії відносності Альберта Ейнштейна – загальну теорію відносності, яка описує гравітацію як кривизну простору, і спеціальну теорію відносності, що описує взаємозв'язок між часом і простором.

«Ми ніколи не бачили наслідків як загальної, так і спеціальної теорії відносності у видимому світлі із такою чіткістю», - відмітив член команди, яка проводила дослідження на Хабблі, Марко Чіаберге з Європейського космічного агентства, а також Наукового інституту космічного телескопу і Університету Джона Хопкінса, обидва яких знаходяться в Балтиморі, штаті Мерілент.

«Є інтригуючим погляд на диск, який знаходиться дуже близько до чорної діри, настільки близько, що швидкості і інтенсивність гравітаційного тяжіння впливає на те, як виглядають фотони світла, - додає провідний автор дослідження Стефано Б’янкі з «Università degli Studi Roma Tre» в Римі, Італія. – Ми не можемо зрозуміти дані, якщо ми не підключимо теорії відносності».

Чорні діри в деяких типах галактик, таких як NGC 3147, недоїдають, тому що для регулярного споживання їм недостатньо гравітаційно захопленого матеріалу. Таким чином, тонкий серпанок з падаючого матеріалу розпухає як пончик, а не розплющується як млинець. Тому, дуже дивно, що у NGC 3147 існує тонкий диск, який оточує голодну чорну діру, який імітує набагато більш потужні диски, виявлені в надзвичайно активних галактиках з чорними дірами-монстрами, що об’їдаються.

«Ми подумали, що це найкращий кандидат на підтвердження того, що при певних значеннях яскравості аккреційний диск більше не існує, – пояснює Арі Лаор з Техніон-ізраїльського технологічного інституту в Хайфі. – Те, що ми бачили, було абсолютно несподіваним. Ми виявили, що газ у русі створює умови, які ми можемо пояснити лише тим, що він утворюється матеріалом, що обертається в тонкому диску дуже близько до чорної діри».

Спочатку, астрономи вибрали цю галактику для перевірки прийнятих моделей про активні галактики з низькою світимістю – тих, у яких чорні діри знаходяться на мізерному раціоні з матеріалу. Моделі передбачають, що аккреційний диск утворюється, коли велика кількість газу захоплюється сильним гравітаційним тяжінням чорної діри. Ця матерія, що падає, випромінює багато світла, створюючи блискучий маяк, який називається квазаром, у випадку найбільш ситих чорних дір. Як тільки в диск потрапляє менше матеріалу, він починає руйнуватися, стає тьмяним і змінює структуру.

«Тип диска, який ми бачимо, - це зменшений квазар, існування якого ми не очікували», - сказав Б’янкі. «Це той самий тип диска, який ми бачимо в об’єктах, які в тисячу, або навіть в 100 тисяч разів більш яскравіші. Передбачення сучасних моделей газової динаміки в дуже слабо активних галактиках явно не виправдалися», - додав він.

Новини за подібною темою:

		Після тривалих пошуків виявлено вітер центральної чорної діри Чумацького Шляху
		“Вебб” виявив чорну діру, яка утворилася раніше, ніж її галактика
		Розроблено нову методику розкриття таємниць «дзвінких» чорних дір

Диск настільки глибоко вбудований в інтенсивне гравітаційне поле чорної діри, що світло від газового диска змінюється відповідно до теорій відносності Ейнштейна, даючи астрономам унікальний погляд на динамічні процеси, близькі до чорної діри.

Хаббл хронометрував матеріал, який крутиться навколо чорної діри на швидкості, більшій ніж 10% швидкості світла. На цих надзвичайних швидкостях газ виглядає яскравішим, коли він рухається до Землі з одної сторони, і тьмяніє, коли він прискорюється від нашої планети на іншій стороні (ефект називається релятивістським або доплеровським випромінюванням). Спостереження Хаббла також показують, що газ настільки укорінився в гравітаційному колодязі, що світло зі всіх сил намагається вилізти звідти, тому здається більш розтягнутим до більш червоних довжин хвиль. Маса чорної діри складає близько 250 мільйонів сонячних.

Дослідники використовували спектрограф космічного телескопа Хаббла STIS для спостереження речовини, що закручується глибоко всередині диска. Спектрограф - це діагностичний інструмент, який розділяє світло від об'єкта на його багато окремих довжин хвиль, щоб визначити його швидкість, температуру та інші характеристики з дуже високою точністю. Астрономам була потрібна чітка роздільна здатність STIS, щоб ізолювати слабке світло від області чорної діри і блокувати забруднююче світло зірок.

«Без Хаббла ми б не змогли побачити це, тому що область чорної діри має низьку світність, - сказав Чіаберге. – Яскравість зірок в галактиці затьмарює все, що знаходиться в її ядрі. Тому, якщо ви спостерігаєте це із землі, ви знаходитеся під впливом яскравості зірок, яка заглушує слабке випромінювання з центра».

Команда надіється використати Хаббл для пошуку інших дуже компактних дисків навколо чорних дір малої потужності в схожих активних галактиках.

Зображення зверху статті. Зображення з Хаббла: NASA, ESA, S. Bianchi (Università degli Studi Roma Tre University), A. Laor (Technion-Israel Institute of Technology), and M. Chiaberge (ESA, STScI, and JHU); ілюстрація: NASA, ESA, and A. Feild and L. Hustak (STScI).

Читайте ще цікаві новини про космос.

• Чорні діри