กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เปรียบเสมือนสุนัขแก่ที่สอนเทคนิคใหม่ ๆ เกี่ยวกับดาราศาสตร์อย่างต่อเนื่อง ในช่วงเวลาเกือบสามสิบปีที่ผ่านมามันได้เปิดเผยข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับการขยายตัวของเอกภพอายุทางช้างเผือกหลุมดำมวลมหาศาล (SMBHs) ระบบดาวดวงอื่นและดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอื่นและดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ .
เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมนักวิจัยนานาชาติที่ใช้ฮับเบิลทำการค้นพบที่ไม่เพียง แต่น่าสนใจ แต่คาดไม่ถึงอย่างแท้จริง ในใจกลางของกาแลคซีกังหัน NGC 3147 พวกเขาพบดิสก์บาง ๆ หมุนวนของก๊าซซึ่งอยู่ใกล้กับหลุมหลังที่มีมวลประมาณ 250 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ การค้นพบนั้นเป็นเรื่องน่าประหลาดใจอย่างยิ่งเนื่องจากหลุมดำนั้นถือว่าเล็กเกินไปที่จะมีโครงสร้างอยู่รอบ ๆ
NGC 3147 ตั้งอยู่ห่างจากโลกราว 130 ล้านปีแสงเป็นกาแลคซีกังหันที่มี SMBH ค่อนข้างเล็กที่แกนกลางของมัน สิ่งต่าง ๆ
As Stefano Bianchi - นักวิจัยจากUniversità
“ นี่คือการมองที่น่าสนใจที่ดิสก์ใกล้กับหลุมดำมากจนใกล้ถึงความเร็วและความเข้มของแรงดึงโน้มถ่วงที่มีผลต่อการมองเห็นโฟตอนของแสง เราไม่สามารถเข้าใจข้อมูลได้หากไม่รวมทฤษฎีสัมพัทธภาพ "
ในกาแลคซีขนาดเล็กเช่น NGC 3147 ไม่น่าจะมีวัสดุที่จับความโน้มถ่วงเพียงพอที่จะเลี้ยง SMBH ของพวกเขาเป็นประจำทำให้พวกมันกลายเป็น "หลุมดำที่ขาดสารอาหาร" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้วัสดุปริมาณเล็กน้อยที่พวกมันบริโภคจึงมีแนวโน้มที่จะพองตัวและก่อตัวเป็นพรูรูปโดนัทแทนที่จะแบนออกเป็นแผ่นดิสก์บาง ๆ
ดังนั้นจึงค่อนข้างน่าแปลกใจที่เห็นดิสก์ที่ล้อมรอบหลุมดำใน NGC 3147 ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับวัตถุทรงพลังมากกว่าที่พบรอบ SMBH ที่มีขนาดใหญ่กว่ามากที่ใจกลางกาแลคซีที่มีการเคลื่อนไหวอย่างรุนแรง ดังที่ Ari Laor ของสถาบันเทคโนโลยีเทคเนียน - อิสราเอลอธิบายว่า:
“ เราคิดว่านี่เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในการยืนยันว่าภายใต้ความส่องสว่างบางอย่างดิสก์การสะสมไม่มีอยู่อีกต่อไป สิ่งที่เราเห็นคือสิ่งที่คาดไม่ถึงอย่างสมบูรณ์ เราพบก๊าซที่มีคุณสมบัติในการเคลื่อนที่เราสามารถอธิบายได้ว่าเกิดจากการหมุนของวัสดุในดิสก์บาง ๆ ใกล้กับหลุมดำมาก”
การสังเกตเหล่านี้น่าประหลาดใจเป็นพิเศษเนื่องจากทีมวิจัยได้เริ่มเลือก NGC 3147 เพื่อตรวจสอบแบบจำลองกาแลคซีที่ยอมรับ แบบจำลองเหล่านี้ทำนายว่าดิสก์สะสมมวลสารเกิดขึ้นเมื่อก๊าซถูกดักจับด้วยแรงดึงโน้มถ่วงของ SMBH เมื่อดิสก์ได้รับความเร็วจากความเร็ว rotatonal ของหลุมดำพวกมันก็จะเปล่งแสงที่เข้มออกมาซึ่งทำให้เกิดนิวเคลียร์สว่างที่รู้จักกันในชื่อควาซาร์
อย่างไรก็ตามเมื่อมีการดึงวัสดุน้อยลงในดิสก์มันก็จะเริ่มพังทลายและซีดลง เมื่อทีมสำรวจ NGC 3147 พวกเขาคาดว่าจะพบกาแลคซีที่มีความส่องสว่างต่ำกว่าพร้อมหลุมดำที่ขาดสารอาหาร ในฐานะที่เป็น Bianchi อธิบาย:
“ ประเภทของดิสก์ที่เราเห็นเป็นควาซาร์แบบย่อส่วนที่เราไม่ได้คาดหวัง เป็นดิสก์ประเภทเดียวกันที่เราเห็นในวัตถุที่มี 1,000 หรือ 100,000 เท่าส่องสว่างขึ้น การคาดการณ์ของแบบจำลองปัจจุบันสำหรับการเปลี่ยนแปลงของก๊าซในกาแลคซีที่มีการเคลื่อนไหวน้อยมากนั้นล้มเหลวอย่างชัดเจน”
ดังที่กล่าวไว้เนื่องจากดิสก์ฝังอยู่ลึกลงไปในสนามแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของหลุมดำแสงจากดิสก์แก๊สจึงได้รับการแก้ไขตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ทฤษฎีนี้อธิบายถึงวิธีการเปลี่ยนแปลงความโค้งของเวลาอวกาศในการปรากฏตัวของสนามโน้มถ่วงซึ่งอาจส่งผลต่อพฤติกรรมของแสง (ซึ่งอธิบายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein)
จากการสำรวจด้วย Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) ของฮับเบิลทีมงานได้ตัดสินว่าวัสดุในดิสก์กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงมากกว่า 10% ที่ความเร็วสูงสุดเหล่านี้วัสดุในดิสก์ดูเหมือนจะสว่างขึ้นเมื่อมันเดินทางไปยังโลกด้านหนึ่งและจางลงเมื่อมันเร่งความเร็วไปที่อีกด้านหนึ่ง (ผลที่รู้จักกันในชื่อความสัมพันธ์แบบยิ้มแย้ม)
การสำรวจฮับเบิลยังแสดงให้เห็นว่าก๊าซนั้นถูกฝังอยู่ในหลุมความโน้มถ่วงของหลุมดำจนความยาวคลื่นของแสงถูกยืดออกทำให้มันปรากฏเป็นสีแดงมากขึ้น ด้วยความละเอียดที่คมชัดของ STIS ทีมสามารถแยกแสงสลัวที่มาจากบริเวณหลุมดำและป้องกันแสงที่ปนเปื้อน ในฐานะที่เป็น Chiaberge กล่าวว่า:
“ หากปราศจากฮับเบิลเราคงไม่สามารถเห็นสิ่งนี้ได้เพราะบริเวณหลุมดำนั้นมีความส่องสว่างต่ำ ความส่องสว่างของดาวในกาแลคซีส่องแสงอะไรในนิวเคลียส ดังนั้นถ้าคุณสังเกตจากพื้นดินคุณจะถูกครอบงำด้วยความสว่างของดวงดาวซึ่งจมน้ำตายการปล่อยรังสีที่อ่อนแอจากนิวเคลียส”
ทีมหวังที่จะสร้างการค้นพบครั้งล่าสุดนี้โดยใช้ฮับเบิลเพื่อค้นหาดิสก์คอมแพคที่คล้ายกันรอบ ๆ หลุมดำที่มีความส่องสว่างต่ำ หากประสบความสำเร็จการค้นพบที่เกิดขึ้นจะให้โอกาสเพิ่มเติมแก่นักดาราศาสตร์ในการดูความสัมพันธ์ในเชิงปฏิบัติการ
การศึกษาซึ่งอธิบายการสังเกตของทีมเมื่อไม่นานมานี้ปรากฏใน ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์.
