Хаббл обнаруживает черную дыру, которой не должно существовать

Как если бы черные дыры были недостаточно таинственной, астрономы, используя космический телескоп НАСА «Хаббл» нашли неожиданный тонкого диска из материала бешено кружащихся вокруг сверхмассивной черной дыры в самом сердце великолепной спиральной галактики NGC 3147, расположенный в 130 миллионов световых лет от нас.

Загадка заключается в том, что диск не должен быть там, исходя из текущих астрономических теорий. Однако, неожиданное наличие диска так близко к черной дыре предлагает уникальную возможность для проверки теории относительности Альберта Эйнштейна. Общая теория относительности описывает гравитацию как искривления пространства и относительности описывает взаимосвязь между временем и пространством.

«Мы никогда не видели последствий как общей, так и специальной теории относительности в видимый свет с такой ясностью», — сказал Марко Chiaberge Европейского космического агентства, и научный институт космического телескопа и Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, член группы, проводившей исследование Хаббла.

«Это интригующий взгляд на диск очень близко к черной дыре, так близко, что скорость и интенсивность гравитационное притяжение влияет на то, как фотоны света выглядят», — добавил исследования первого автора, Стефано Бьянки в университет Рома Тре в Риме, Италия. «Мы не можем понять, если мы включаем в теории относительности».

Черные дыры в некоторых видах галактики, подобные NGC 3147 недоедают, потому что не хватает гравитационно захвачен материал, чтобы кормить их регулярно. Так, тонкую дымку падающей материал надувается бублика, а не сплющивается в блин-образный диск. Поэтому, это очень озадачивает, почему нет тонкого диска, окружающих голодающей черной дыры в NGC 3147, который имитирует гораздо более мощные, диски чрезвычайно активных галактик с налитым, загадочные черные дыры.

«Мы думали, что это был лучший кандидат, чтобы подтвердить, что ниже определенной светимости, аккреционный диск больше не существует», — пояснил Ари Лаор из Техниона-израильского Института Технологии, расположенного в Хайфе, Израиль. «Мы увидели нечто совершенно неожиданное. Мы нашли газ в движении производящих функций мы можем объяснить только, как быть произведенным материал вращающийся тонкий диск очень близко к черной дыре».

Астрономы изначально выбрали эту галактику, чтобы проверить высказанные гипотезы о нижнем светимости активных галактик с черными дырами, которые находятся на скудном пайке материала. Модели предсказывают, что аккреционный диск образуется, когда достаточное количество газа оказались в ловушке сильной черной дыры гравитационное поле. Этот падающей материи излучает много света, производя яркий маяк под названием квазар, в случае самые сытые черные дыры. Еще меньше материал натягивается на диск, она начинает разрушаться, становится слабее, а структура меняется.

«Тип диска мы видим уменьшенную квазар, что мы не ожидали существование», — сказал Бьянки. «Это тот же тип диска мы видим в объекты, 1000 или даже 100 000 раз больше световой. Предсказания современных моделей газовой динамики в очень слабый активных галактик явно не удалось».

Диск настолько глубоко заложено в интенсивное гравитационное поле черной дыры, что свет от газового диска изменяется, согласно теории относительности Эйнштейна, дает астрономам уникальный взгляд на динамические процессы вблизи черной дыры.

Хаббл засек материал кружение вокруг черной дыры, как переезд в более чем 10% от скорости света. В этих экстремальных скоростях газа появляется, чтобы скрасить, как он перемещается по направлению к Земле, с одной стороны, и тускнеет, как он ускоряет прочь от нашей планеты на другую сторону (эффект называется релятивистским сиял). Наблюдения Хаббла показывают, что газ настолько укоренилась в гравитационном колодце, свет изо всех сил пытается выбраться, и поэтому, похоже, растягивается в краснее длин волн. Масса черной дыры составляет около 250 миллионов Солнц.

Исследователи использовали космический телескоп Хаббла изображения спектрограф (ЗППП), наблюдать материи глубоко внутри диска. Спектрограмма является диагностическим инструментом, который разделяет свет от объекта на множество отдельных волн, чтобы определить его скорость, температуру и другие характеристики при очень высокой точности. Астрономы требуется высокое разрешение ИППП изолировать слабый свет из черной дыры области и блокировать загрязнения Старлайт.

«Без Хаббла, мы не смогли увидеть это, потому что черных дыр регион имеет низкую светимость», — сказал Chiaberge. «В светимостях звезд в галактике затмить все в ядре. Так что если ты его наблюдаешь с земли, ты доминирует яркость звезды, которая топит слабых выбросов из ядра.»

Команда надеется использовать «Хаббл» для охоты на других очень компактные диски вокруг маломощные черные дыры в подобных активных галактик.

Бумага команды появится сегодня онлайн в ежемесячные извещения Королевского астрономического общества.

Международная команда астрономов в рамках этого исследования состоит Стефано Бьянки (университет Рома Тре, Рим, Италия); Роберт Антонуччи (Калифорнийский университет, Санта-Барбара, Калифорния); Алессандро Capetti (инаф — Оссерваторио Astrofisico-ди-Торино, Пино-Торинезе, Италия); в Marco Chiaberge (научный институт космического телескопа и Университета Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд); Ари Лаор (Израильский технологический институт, Хайфа, Израиль); Лоредана Бассани (инаф/IASF Болонья, Италия); Франциско Каррера (карбон-керамические-Универсидад де Кантабрия, Сантандер, Испания); Фабио Ла-Франки, Андреа Marinucci, Джорджио Мэтт, и Риккардо Middei (университет Рома Тре, Рома, Италия), и Франческа Panessa (инаф Istituto Ди Astrofisica е Planetologia понятия, Рим, Италия).