Găurile negre în sine sunt suficient de misterioase, iar acum astronomii care folosesc telescopul spațial Hubble au găsit un disc neașteptat de subțire de material care orbitează o gaură neagră supermasivă în inima magnificei galaxii spirale NGC 3147, la 130 de milioane de ani lumină distanță.

spațial

Enigma este că discul nu ar trebui să fie acolo, pe baza cunoștințelor și teoriilor astronomice actuale. Prezența neașteptată a unui disc atât de aproape de o gaură neagră oferă o ocazie unică de a testa teoria relativității lui Albert Einstein.

Teoria generală a relativității descrie gravitația ca o curbă a spațiului și relativitatea specială ca o relație între timp și spațiu.

„Nu am văzut niciodată efectul relativității generale și speciale în lumina vizibilă cu această mare claritate”, a spus Marco Kiaberge de la Agenția Spațială Europeană și Institutul de Științe pentru Telescopul Spațial de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland. un membru al echipei care a realizat studiul cu Hubble.

„Este o privire interesantă asupra unui disc, foarte aproape de o gaură neagră, atât de aproape încât viteza și intensitatea atracției gravitaționale afectează modul în care arată fotonii de lumină”, a adăugat primul autor al studiului, Stefano Bianchi de la Universitatea Roma Tre din Roma.

„Nu putem înțelege datele decât dacă includem teoriile relativității”.

Găurile negre din anumite tipuri de galaxii, precum NGC 3147, sunt „subnutrate”, deoarece nu există suficiente capcane gravitaționale care să le hrănească în mod regulat. Astfel, ceața subțire a materialului discului se umflă ca o gogoasă, în loc să se aplatizeze într-un disc în formă de clătită. Acesta este motivul pentru care este foarte nedumeritor de ce NGC 3147 are un disc subțire care învelește gaura neagră flămândă, care imită discuri mult mai puternice găsite în galaxiile extrem de active cu găuri negre gigantice.

"Am crezut că acesta este cel mai bun candidat pentru a confirma că, sub anumite niveluri de lumină, discul de acumulare nu mai există", a explicat Ari Laor de la Technion-Israel Institute of Technology din Haifa, Israel. „Ceea ce am văzut, însă, a fost ceva complet neașteptat. Am găsit un gaz care generează mișcări pe care le putem explica doar ca un produs care se rotește pe un disc subțire, foarte aproape de gaura neagră.

Astronomii au ales inițial această galaxie pentru a confirma modelele acceptate pentru galaxiile active cu lumină mai scăzută - cele cu găuri negre care se află pe o dietă limitată de materiale. Modelele prezic că discul de acumulare se formează atunci când cantități abundente de gaz sunt prinse de forța gravitațională puternică a găurii negre. Această materie blocată emite multă lumină, creând un far strălucitor numit quasar în cazul găurilor negre cele mai bine hrănite. Odată ce mai puțin material este tras în disc, acesta începe să se dezintegreze, să devină mai slab și să-și schimbe structura.

„Tipul de disc pe care îl vedem este un quasar redus pe care nu ne așteptam să-l existe deloc”, spune Bianchi. „Este același tip de disc pe care îl vedem în obiectele care sunt de 1.000 sau chiar de 100.000 de ori mai luminoase. Predicțiile modelelor actuale de dinamică a gazelor în galaxiile active foarte slabe eșuează în mod clar.

Discul este atât de adânc înglobat în câmpul gravitațional intens al găurii negre încât lumina de pe discul de gaz este modificată, conform teoriilor relativității lui Einstein, care oferă astronomilor o vedere unică a proceselor dinamice apropiate de gaura neagră.

Hubble a arătat că materialul care se rotește în jurul unei găuri negre se mișcă cu mai mult de 10% din viteza luminii. La aceste viteze extreme, gazul apare mai luminos pe măsură ce călătorește pe Pământ pe o parte și se întunecă pe măsură ce se îndepărtează de planeta noastră (un efect numit rază relativistă). Observațiile lui Hubble arată, de asemenea, că gazul este atât de înrădăcinat în fântâna gravitațională încât lumina se luptă să urce și, prin urmare, pare a fi întinsă până la lungimi de undă mai roșii. Masa găurii negre este de aproximativ 250 de milioane de sori.

Cercetătorii au folosit spectrograful telescopului spațial Hubble (STIS) pentru a observa materia care se rotește adânc pe disc. Un spectrograf este un instrument de diagnosticare care împarte lumina de la un obiect în multe lungimi de undă separate pentru a determina viteza, temperatura și alte caracteristici ale acestuia cu o precizie foarte mare. Astronomii au nevoie de o rezoluție STIS clară pentru a izola lumina slabă din regiunea găurii negre și a bloca lumina poluantă a stelelor din galaxie.

"Fără Hubble, nu am putea vedea acest lucru, deoarece regiunea găurii negre are lumină slabă", a spus Chiaberge. „Luminile stelelor din galaxie umbresc tot ce se află în nucleu. Deci, dacă îl observați de pe Pământ, sunteți dominat de strălucirea stelelor, care îneacă emisiile reduse din miez.

Echipa speră să folosească Hubble pentru a căuta alte unități foarte compacte în jurul găurilor negre de mică putere din galaxii similare.

Cercetările echipei au apărut online în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.