好像黑洞不够神秘,天文学家使用美国宇航局的哈勃太空望远镜发现了一个意想不到的薄盘材料,在距离我们1.3亿光年远的宏观螺旋星系NGC 3147的心脏周围的超大质量黑洞周围旋转。

根据当前的天文学理论,难题在于磁盘不应该存在。然而,如此接近黑洞的磁盘意外存在为测试爱因斯坦的相对论提供了一个独特的机会。广义相对论将重力描述为空间曲率,狭义相对论描述时空关系。

欧洲空间局的Marco Chiaberge和位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所和约翰霍普金斯大学说:“我们从未在可见光下看到普通和狭义相对论的影响。”进行哈勃研究的团队成员。

研究的第一作者,UniversitàdegliStudi的Stefano Bianchi补充说:“这是一个非常接近黑洞的光盘,它非常接近,以至于速度和引力的强度正在影响光子的外观。”罗马Tre,在罗马,意大利。“除非我们包含相对论,否则我们无法理解这些数据。”

某些类型的星系如NGC 3147的黑洞营养不良,因为没有足够的重力捕获物质来定期喂食它们。因此,薄薄的雾状材料会像甜甜圈一样膨胀,而不是在薄饼状的圆盘中变平。因此,非常令人费解的是,为什么在NGC 3147中有一个围绕着一个挨饿的黑洞的薄圆盘模仿了在极其活跃的星系中发现的更强大的圆盘,这些星盘中充满了巨大的黑洞。

位于以色列海法的以色列理工学院的阿里劳尔解释说:“我们认为这是确认在某些光度以下,吸积盘不再存在的最佳候选者。” “我们看到的东西是完全出乎意料的。我们发现运动中的气体产生的特征我们只能解释为由非??拷诙吹谋∨绦牟牧喜?。”

天文学家最初选择这个星系来验证关于低光度活动星系的公认模型 - 那些黑洞是在微薄的物质饮食上。模型预测,当黑洞强大的引力束缚有大量气体时会形成吸积盘。这种令人感动的物质会散发出大量的光线,在最有效的黑洞的情况下产生一个称为类星体的辉煌灯塔。一旦较少的材料被拉入磁盘,它就会开始分解,变得更暗,并改变结构。

“我们看到的磁盘类型是我们预计不存在的缩小的类星体,”比安奇说。“这是我们在物体中看到的相同类型的光盘,发光量是1000甚至100,000倍。目前非常微弱的活动星系中气体动力学模型的预测显然都失败了。”

根据爱因斯坦的相对论,磁盘深深嵌入黑洞强烈的引力场中,使得来自气盘的光被修改,使天文学家能够独特地观察黑洞附近的动态过程。

哈勃钟表材料在黑洞周围旋转,移动速度超过光速的10%。在那些极端的速度下,气体在一侧向地球传播时会变亮,而在另一侧从气球离开时会变暗(这种效应称为相对论性的光束)。哈勃望远镜的观测还表明,气体在重力井中如此根深蒂固,光线正在努力爬出,因此看起来被拉伸到更红的波长。黑洞的质量大约是2.5亿太阳。

研究人员使用哈勃太空望远镜成像光谱仪(STIS)来观察在盘内深处旋转的物质。光谱仪是一种诊断工具,它将来自物体的光分成多个单独的波长,以非常高的精度确定其速度,温度和其他特性。天文学家需要STIS的清晰分辨率来隔离来自黑洞区域的微弱光线并阻挡污染的星光。

“如果没有哈勃望远镜,我们就无法看到这一点,因为黑洞区域的光度很低,”Chiaberge说。“星系中恒星的光度比原子核中的任何物质都要亮。所以如果从地面观察它,你就会被恒星的亮度所支配,这会淹没核子的微弱发射。”

该团队希望利用哈勃望远镜寻找类似活跃星系中低瓦数黑洞周围的其他非常紧凑的磁盘。