Используя космический телескоп Хаббл, астрономы неожиданно обнаружили тонкий диск материи, окружающий сверхмассивную чёрную дыру в центре спиральной галактики NGC 3147, расположенной на расстоянии 130 миллионов световых лет от нас в созвездии Дракона.
Существование аккреционного диска вокруг чёрной дыры в активной галактике с низкой поверхностной яркостью удивило астрономов.
Чёрные дыры в галактиках определённого типа, к которому принадлежит и NGC 3147, считаются "голодающими", поскольку для их регулярной подпитки в галактиках недостаточно вещества, гравитационно притягиваемого к центру.
Поэтому удивительно наличие тонкого аккреционного диска, окружающего "голодающую" чёрную дыру, которая способна создать намного более массивные диски, будь она расположена в других чрезвычайно активных галактиках.
Особый интерес представляет тот факт, что этот диск вещества, вращающийся вокруг чёрной дыры, даёт уникальную возможность проверить теорию относительности Альберта Эйнштейна.
Газопылевой диск настолько глубоко погружён в интенсивное гравитационное поле чёрной дыры, что сила его излучения изменяется, открывая астрономам уникальный взгляд на динамические процессы, происходящие вблизи чёрной дыры.
"Ещё никогда нам не приходилось наблюдать эффекты как общей, так и специальной теории относительности в видимом спектре с такой ясностью", - говорит член команды учёных Марко Чиаберже из Университета Джона Хопкинса.
Согласно измерениям Хаббла, материя в аккреционном диске вращается вокруг чёрной дыры со скоростью, превышающей 10% от скорости света.
При таких экстремальных скоростях вращающийся газ, судя по всему, становится ярче, когда он движется по направлению к Земле, и тускнеет при удалении от неё. Данный эффект известен как релятивистское излучение.
Наблюдения Хаббла также показывают, что газ настолько глубоко погружён в гравитационную яму, что его свет изо всех сил пытается вырваться из неё, и поэтому кажется растянутым до более красных длин световых волн.
Масса чёрной дыры примерно в 250 миллионов раз превышает массу Солнца.
"Это интригующее наблюдение диска, очень близкого к чёрной дыре, настолько близкого, что скорости и интенсивность гравитационного притяжения влияют на то, в каком виде мы можем видеть фотоны света", - объясняет ведущий автор исследования Стефано Бьянки из Римского исследовательского университета.
Для изучения вещества, вращающегося глубоко внутри этого диска, исследователи использовали спектрограф Хаббла (STIS). Этот инструмент разделяет свет от объекта на множество отдельных длин волн, чтобы определить его скорость, температуру и другие характеристики с очень высокой точностью.
STIS был неотъемлемой частью наблюдения области низкой светимости вокруг чёрной дыры, блокируя при этом яркий свет самой галактики.
Первоначально астрономы выбрали эту галактику для проверки принятых моделей об активных галактиках с низкой светимостью, то есть тех, в которых находятся "недоедающие" чёрные дыры.
Эти модели предсказывают, что диски материи образуются в том случае, когда сильное гравитационное притяжение чёрной дыры захватывает достаточное количество газа, который впоследствии излучает яркий свет и создаёт мощно светящийся маяк, называемый квазаром.
"Наблюдаемый нами диск - это уменьшенный квазар, который мы не ожидали увидеть, - пояснил Бьянки. - Это тот же самый тип диска, который мы наблюдаем в объектах, которые в 1000 или даже 100000 раз ярче. Предсказания современных моделей для очень тусклых активных галактик явно не подтвердились".
Команда учёных надеется использовать Хаббл для поиска других очень компактных аккреционных дисков с низкой светимостью вокруг чёрных дыр в подобных активных галактиках.
Источник: https:// www.spacetelescope.org/ news/ heic1913/