Астрономи з допомогою Космічного телескопа Габбла спостерігали несподіваний тонкий диск речовини, що оточує надмасивну чорну діру в центрі спіральної галактики NGC 3147, розташованої від Землі на відстані 130 мільйонів світлових років.
Наявність диска навколо чорної діри, що лежить в центрі тьмяної активної галактики, здивувало астрономів. Існують уявлення, що чорні діри в певних типах галактик, зокрема таких як NGC 3147, «голодують», бо в їхньому околі мало речовини, зв’язаної з ними гравітацією, яку вони можуть регулярно поглинати. Тому дивно, що існує тонкий диск навколо такої чорної діри, який схожий на суттєво більші диски, виявлені навколо чорних дір в дуже активних галактиках.
Уявлення художника про своєрідний тонкий диск речовини, що обертається навколо надмасивної чорної діри в центрі спіральної галактики NGC 3147, розташованої від Землі на відстані 130 мільйонів світлових років. Фото з сайту https://www.spacetelescope.org/images/heic1913a/.
Цей диск речовини, який міститься довкола чорної діри, особливо цікавий тим, що дає унікальну можливість перевірити теорію відносності Альберта Айнштайна. Диск так глибоко занурений в потужне гравітаційне поле чорної діри, що світло, яке йде від його газу, змінюється згідно з цією теорією. Це відкриває астрономам унікальний погляд на динамічні процеси, що відбуваються поблизу чорної діри.
«Ми ніколи не бачили така чітко наслідків як загальної, так і спеціальної теорії відносності, у видимому світлі», — сказав учасник дослідження Марко Чіаберґе (Marco Chiaberge) з Університету Джонса Гопкінса.
Речовина диску, що його спостерігав «Габбл», обертається навколо чорної діри зі швидкістю у понад 10 % швидкості світла. При таких екстремальних швидкостях газ має яскравіший вигляд, коли він рухається в бік, направлений до нашої планети, й темніший, коли він рухається в бік, протилежний напрямку на Землю. Цей ефект відомий як релятивістський пучок (інакше — доплерівське підсилення). Спостереження, виконані з допомогою «Габбла», також показують, що газ міститься так глибоко в гравітаційній «ямі» чорної діри, тому світло, якому вдається вирватися з неї, є зміщеним до червоної ділянки електромагнітного спектра. Маса чорної діри приблизно в 250 мільйонів разів перевищує масу Сонця.
«Це дивовижний погляд на диск, який лежить так близько до чорної діри, що потужна гравітація й великі швидкості впливають на те, як ми бачимо фотони світла», — пояснив перший автор статті в журналі «Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства» (MonthlyNoticesoftheRoyalAstronomicalSociety) Стефано Б’янкі (Stefano Bianchi) з Римського університету ІІІ (Università degli Studi Roma Tre) в Італії.
Для вивчення речовини, що закручується глибоко всередині цього диска, дослідники використовували спектрограф Космічного телескопа імені Габбла (Space Telescope Imaging Spectrograph, STIS). Він розділяє світло від об’єкта на багато окремих довжин хвиль, що дає змогу визначити швидкість, температуру та інші характеристики об’єкта з дуже високою точністю.
Астрономи обрали галактику NGC 3147 для перевірки моделей активних галактик з низькою яскравістю, тобто ті, які мають «голодні» чорні діри. Ці моделі передбачають, що диски з речовини мають формуватися, коли велика кількість газу потрапляє в сильне гравітаційне поле чорної діри. Такі диски згодом генерують багато світла й формують яскравий «маяк», який в астрономії називають квазаром.
«Тип диска, який ми бачимо, — це малий квазар, якого ми не очікували знайти», — пояснив Б’янкі. «Це той тип диска, які ми бачимо в об’єктах, що світяться сильніше в 1000 або навіть 100 000 разів. Прогнози сучасних моделей для дуже слабких активних галактик явно не спрацювали».
Науковці планують використовувати «Габбл» для пошуку й вивчення інших дуже компактних дисків навколо чорних дір з низькою яскравістю в активних галактиках.
За інф. з сайту www.spacetelescope.org підготував Іван Крячко
