Дискът с черна дупка, който не трябва да съществува

Вдясно, лицева спирална галактика. Вляво, чертеж на черна дупка и диск с извити радиални линии.

Вляво, изображение на космическия телескоп Хъбъл на спиралната галактика NGC 3147, разположено на 130 милионасветлинни годинив посока северното съзвездиеДрако. Вдясно, илюстрация на художника за свръхмасивната черна дупка, намираща се в ядрото на галактиката. Тази чудовищна черна дупка тежи около 250 милиона пъти масата на нашето слънце. Въпреки това черната дупка на NGC 3147 е относително спокойна и астрономите не очакват да намерят тънък диск. Изображение чрезНАСА(Изображение на Hubble: NASA/ESA/S. Bianchi, A. Laor и M. Chiaberge. Илюстрация: NASA/ESA/A. Feild/L. Hustak).


Астрономите, използващи космическия телескоп Хъбъл, заявиха по-рано този месец, че са открили тънък диск с материал, който не би трябвало да е там, въртящ се около свръхмасивна черна дупка в сърцето на спирална галактика на около 130 милиона светлинни години от нас. Астрономите не са очаквали да видят диск около черната дупка в центъра на галактиката NGC 3147. Смята се, че тази галактика съдържа чудесен пример заспокойна свръхмасивна черна дупка, такъв, който не се „хранеше“ с огромни количества материал, който се въртеше в него от придружаващ диск. Очевидно обаче дискът съществува. Прилича на същия вид диск, който-в случай на добре хранени черни дупки в други галактики-е бил наблюдаван да произвежда блестящ маяк, нареченквазар. Но тук няма квазар. Централната черна дупка е тиха. И така ... загадка!

Първият автор на изследването,Стефано Бианкина Университета Рома Тре в Рим, Италия (@astrobianchiв Twitter), каза в aизявление:


Типът диск, който виждаме, е умален квазар, който не очаквахме да съществува. Това е същия тип диск, който виждаме в обекти, които са 1000 или дори 100 000 пъти по -светли. Предсказанията на настоящите модели за динамиката на газа в много слаби активни галактики очевидно се провалиха.

Екипът обаче е развълнуван от това откритие. Това им дава възможност да изследват по -задълбочено физиката на черните дупки и техните дискове. Плюс това, казаха те, черната дупка и нейният диск предлагат:

... уникална възможност да се тестват теориите на относителността на Алберт Айнщайн. Общата теория на относителността описва гравитацията като кривина на пространството, а специалната относителност описва връзката между времето и пространството.

Документът на екипа бешепубликуваниНа 11 юли 2019 г. врецензиранвестникМесечни известия на Кралското астрономическо дружество.




Защо астрономите не очакват този диск с черна дупка? Черните дупки обикновено не са заобиколени от дискове като този? Не точно. Централните свръхмасивни черни дупки в галактики като NGC 3147 изглеждат на астрономите като „недохранени“. Смята се, че това е така, защото няма достатъчно гравитационно улавен материал, който да ги храни редовно. НАСА обясни:

И така, тънката мъгла от набиращ се материал се издухва като поничка, а не се сплесква в диск с форма на палачинка. Ето защо е много озадачаващо защо има тънък диск, обграждащ гладуваща черна дупка в NGC 3147, който имитира много по -мощни дискове, открити в изключително активни галактики с натрупани, чудовищни ​​черни дупки.

Астрономите първоначално избраха тази галактика, за да потвърдят приетите модели, обясняващи галактики като NGC 3147, тези с черни дупки на оскъдна диета от материал. Един от астрономите, участвали в изследването -Ари Лаорна Технион-Израелския технологичен институт, намиращ се в Хайфа, Израел-коментира в изявление:

Смятахме, че това е най -добрият кандидат, който да потвърди, че под определени яркости акреционният диск вече не съществува. Това, което видяхме, беше нещо напълно неочаквано. Открихме, че газът в движение произвежда функции, които можем да обясним само като произведен от материал, въртящ се в тънък диск, много близо до черната дупка.


Черно петно ​​в средата на оранжевия диск, заобиколено от радиална решетка от извити зелени линии.

Концепцията на художника за диска с черна дупка около галактиката NGC 3147. Наблюденията на черната дупка от космическия телескоп Хъбъл демонстрират 2 от теориите на относителността на Айнщайн. Изображение чрезНАСА.

Тези астрономи казаха, че тази галактика, нейната черна дупка и нейният мистериозен диск им дават възможност да използват теориите на относителността на Айнщайн, за да изследват динамичните процеси, близки до черна дупка. Смята се, че масата на черната дупка е около 250 милиона слънца; това е в контраст с 4 милиона слънца за покойнияцентрална черна дупкав центъра на нашата галактика Млечен път. Бианки каза:

Това е интригуващ поглед към диск, много близо до черна дупка, толкова близо, че скоростите и интензитетът на гравитационното привличане влияят върху това как изглеждат фотоните на светлината. Не можем да разберем данните, освен ако не включим теориите на относителността.

На горната илюстрация червеникаво-жълтите черти, които се въртят около черната дупка, представляват блясъка на светлината от газ, улавен от мощната гравитация на дупката. Материал с часовник Хъбъл, който се върти около черната дупка, като се движи с повече от 10 процента от скоростта на светлината. НАСА обясни:


Черната дупка е вградена дълбоко в гравитационното си поле, показана от зелената решетка, която илюстрира изкривено пространство. Гравитационното поле е толкова силно, че светлината се бори да излезе, принцип, описан в теорията на Айнщайн за общата относителност. Материалът се размахва толкова бързо около черната дупка, че се просветлява, когато се приближава до Земята от едната страна на диска и става все по -слаб, когато се отдалечава. Този ефект, нареченрелативистичен лъче предсказано от теорията на Айнщайн за специалната относителност.

Член на екипаМарко Чиабержекоментира:

Никога не сме виждали ефектите на общата и специалната теория на относителността във видима светлина с такава яснота.

В крайна сметка: Астрономите не са очаквали да видят тънък диск около свръхмасивната черна дупка в центъра на галактиката NGC 3147. Те казаха, че откритието им помага да изследват физиката на черните дупки и техните дискове. Включените скорости и интензивността на гравитационното привличане на самата дупка изискват теориите на относителността на Айнщайн, за да разберат какво се случва в тази далечна система, отдалечена на 130 милиона светлинни години.

Източник:HSTразкрива компактна леко релативистична широколинейна област в кандидата истински тип 2 NGC 3147

Чрез НАСА