Хаббл обнаружил загадочный диск черной дыры

Галактика расположена на расстоянии 130 миллионов световых лет от Земли. Присутствие диска черной дыры в такой активной галактике с низкой светимостью удивило астрономов. Черные дыры в таких галактиках, как NGC 3147, считаются голодными, поскольку у них недостаточно гравитационно захваченного материала, чтобы регулярно питать их. Поэтому существование тонкого диска, окружающего голодную черную дыру, удивительно.

Особый интерес этот диск материала вызывает за уникальную возможность проверить теории относительности Альберта Эйнштейна. В соответствии с этими теориями диск настолько глубоко внедрен в интенсивное гравитационное поле черной дыры, что свет от диска изменяется, давая астрономам взглянуть на динамические процессы, близкие к черной дыре.

По измерениям Хаббла, материал диска вращается вокруг черной дыры со скоростью более 10% скорости света. При таких скоростях газ осветляется, когда движется к Земле с одной стороны, и тускнеет, когда удаляется от нашей планеты с другой. Этот эффект известен как релятивистское излучение. Наблюдения Хаббла также показывают, что газ настолько глубоко погружен в гравитационную яму, что свет изо всех сил пытается вырваться, и поэтому кажется, что он растянут более в красную сторону спектра. Масса черной дыры в 250 миллионов раз больше массы Солнца.

Для изучения вещества, закрученного глубоко внутри диска, исследователи использовали прибор STIS. Этот диагностический инструмент разделяет свет от объекта на множество отдельных длин волн, чтобы определить скорость, температуру и другие характеристики с очень высокой точностью. STIS был неотъемлемой частью эффективного наблюдения области низкой светимости вокруг черной дыры, блокируя яркий свет галактики.

Первоначально астрономы выбрали эту галактику для проверки принятых моделей об активных галактиках с низкой светимостью: о недоедающих черных дырах. Эти модели предсказывают, что диски материала должны образовываться, когда сильным гравитационным притяжением черной дыры захвачено достаточное количество газа, впоследствии излучая много света и создавая блестящий квазар.

«Тип диска, который мы видим, - это уменьшенный квазар, существования которого мы не ожидали», - пояснила первый автор исследования Стефано Бьянки. «Предсказания современных моделей для очень слабых активных галактик явно не оправдались».

Команда надеется использовать Hubble для поиска других очень компактных дисков вокруг черных дыр с низкой светимостью в похожих активных галактиках.