W odległości 130 milionów lat świetlnych od nas, w galaktyce spiralnej NGC 3147, astronomowie dostrzegli dysk materii wściekle wirujący wokół czarnej dziury. Problem polega na tym, że w oparciu o aktualne koncepcje, tego dysku nie powinno tam być.
Dyski materii składającej się z gazów i pyłów krążących wokół czarnej dziury, taki jak ten wykryty w centrum galaktyki NGC 3147, zwykle znajdują się w bardziej aktywnych galaktykach, z masywniejszymi czarnymi dziurami, które wydają się znacznie jaśniejsze dla naszych teleskopów.
Materia opadająca na czarną dziurę uwalnia gigantyczne ilości energii, które manifestują się w postaci ekstremalnie intensywnego promieniowania elektromagnetycznego, które obejmuje niemal całe spektrum: od fal radiowych po wysokoenergetyczne promieniowanie gamma.
Obecność dysku zaskoczyła uczonych. W oparciu o obecne teorie, dysku materii w ogóle nie powinno tam być. Czarne dziury w tego typu galaktykach, jak NGC 3147, badacze uważają za „głodujące”. Oznacza to, że nie ma tam wystarczającej ilości grawitacyjnie związanej z nimi materii, którą mogłyby pochłaniać. A jednak w NGC 3147 taki dysk jest. Wygląda na to, że przewidywania obecnych modeli dla bardzo słabo aktywnych galaktyk zawiodły.
Wyniki obserwacji ukazały się na łamach pisma „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.
Czarna dziura w NGC 3147 jest stosunkowo mała, a tego typu dyski materii są obserwowane w obiektach znacznie bardziej masywniejszych. - Typ dysku, który widzimy, jest pomniejszonym kwazarem. Nie sądziliśmy, że coś takiego może istnieć – powiedział Stefano Bianchi z Roma Tre University, pierwszy autor publikacji.
Obserwacji dokonano za pomocą potężnej optyki Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i jak mówi Bianchi, mogą one pomóc w zrozumieniu, jak funkcjonują takie mało aktywne galaktyki.
Jest to intrygujący rzut oka na dysk materii znajdujący się bardzo blisko czarnej dziury, tak blisko, że prędkość i intensywność przyciągania grawitacyjnego wpływają na wygląd fotonów – wyjaśnił Bianchi. Gaz jest tak mocno przyciągany przez czarną dziurę, że światło ma problem z ucieczką i wydaje się przesunięte ku czerwonemu spektrum. Masa czarnej dziury w centrum NGC 3147 wynosi około 250 milionów mas naszego Słońca.
Materia wokół takich czarnych dziur, jak ta z centrum NGC 3147, powinna wyglądać jak pączek, bardziej przypominać oponę niż dysk. Tymczasem pędzi ona wokół czarnej dziury z prędkością ponad 10 proc. prędkości światła i przybrała kształt dysku.
Jak na ironię, astronomowie wybrali NGC 3147 jako kandydata do udowodnienia, że dyski nie mogą formować się wokół mniejszych czarnych dziur. - Myśleliśmy, że to najlepszy kandydat do potwierdzenia, że poniżej pewnych mas dysk akrecyjny już nie istnieje - powiedział Ari Laor z Izraelskiego Instytutu Technologii Technion. - To, co zobaczyliśmy było czymś zupełnie nieoczekiwanym. Znaleźliśmy tam poruszający się gaz o cechach, które możemy wytłumaczyć jedynie wtedy, gdy założymy, że to materia obracająca się w cienkim dysku bardzo blisko czarnej dziury – dodał.
Modele przewidują, że dysk akrecyjny powstaje, gdy duże ilości gazu są przechwycone przez silne przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury. Ta materia emituje dużo promieniowania tworząc kwazar. Tak jest w przypadku dużych, najlepiej „odżywionych” czarnych dziur. Gdy w dysku zaczyna brakować materii, zmienia swoją strukturę.
Dysk jest tak głęboko osadzony w intensywnym polu grawitacyjnym czarnej dziury, że światło z dysku gazowego jest modyfikowane, zgodnie z teorią względności Einsteina, dając astronomom unikalne spojrzenie na tego typu procesy w pobliżu czarnej dziury.
Źródło: NASA/Goddard Space Flight Center, fot. ESA/Hubble, M. Kornmesser
