The Teleskop Angkasa Hubble ibarat anjing tua yang terus-menerus mengajar komuniti astronomi muslihat baru. Selama hampir tiga puluh tahun beroperasi, ia telah mengungkapkan data penting mengenai pengembangan Alam Semesta, usianya, Bima Sakti, lubang hitam supermasif (SMBH), sistem bintang dan eksoplanet lain, dan planet-planet Sistem Suria .
Baru-baru ini, pasukan penyelidik antarabangsa yang menggunakan Hubble membuat penemuan yang bukan hanya menarik tetapi tidak dijangka sepenuhnya. Di tengah galaksi lingkaran NGC 3147, mereka melihat cakera gas berpusing tipis yang hampir dengan lubang belakang yang berjumlah sekitar 250 juta massa Suria. Penemuan itu mengejutkan kerana lubang hitam dianggap terlalu kecil untuk mempunyai struktur seperti itu di sekitarnya.
Terletak kira-kira 130 juta tahun cahaya dari Bumi, NGC 3147 adalah galaksi lingkaran dengan SMBH yang agak kecil di terasnya. Perkara-perkara
Sebagai Stefano Bianchi - penyelidik dari Università
"Ini adalah pengintipan menarik pada cakera yang sangat dekat dengan lubang hitam, begitu dekat sehingga halaju dan intensitas tarikan graviti mempengaruhi bagaimana foton cahaya kelihatan. Kami tidak dapat memahami data kecuali kami memasukkan teori relativiti. "
Dalam galaksi yang lebih kecil seperti NGC 3147, seharusnya tidak ada cukup bahan yang ditangkap secara gravitasi untuk memberi makan SMBH mereka secara berkala - dengan berkesan menjadikannya "lubang hitam kekurangan gizi". Dengan demikian, sejumlah kecil bahan pemasangan yang mereka konsumsi cenderung mengembang dan membentuk torus berbentuk donat, daripada meratakan ke dalam cakera nipis.
Oleh itu, agak mengejutkan apabila melihat cakera yang mengelilingi lubang hitam di NGC 3147 yang menyerupai cakera yang lebih kuat yang terdapat di sekitar SMBH yang lebih besar di pusat galaksi yang sangat aktif. Sebagai Ari Laor dari Institut Teknologi Technion-Israel, menjelaskan:
"Kami fikir ini adalah calon terbaik untuk mengesahkan bahawa di bawah cahaya tertentu, cakera penambahan tidak lagi wujud. Apa yang kami lihat adalah sesuatu yang sama sekali tidak dijangka. Kami mendapati gas menghasilkan ciri yang dapat kami jelaskan hanya dihasilkan oleh bahan yang berputar dalam cakera nipis yang sangat dekat dengan lubang hitam. "
Pemerhatian ini amat mengejutkan kerana pasukan penyelidik pada mulanya memilih NGC 3147 untuk mengesahkan model galaksi yang diterima. Model-model ini meramalkan bahawa cakera penambahan terbentuk apabila gas terperangkap oleh tarikan graviti SMBH. Oleh kerana cakera memperoleh kelajuan dari kecepatan putaran lubang hitam, mereka mula memancarkan cahaya yang kuat, menghasilkan nuklear terang yang dikenali sebagai quasar.
Namun, setelah bahan yang ditarik masuk ke dalam cakera, bahan itu mula rosak dan menjadi lebih lemah. Ketika pasukan melihat NGC 3147, mereka menjangkakan akan melihat galaksi aktif dengan cahaya rendah dengan lubang hitam kekurangan gizi. Seperti yang dijelaskan oleh Bianchi:
"Jenis disk yang kita lihat adalah quasar yang diperkecil yang tidak kita harapkan ada. Jenis cakera yang sama seperti yang kita lihat pada objek yang berukuran 1,000 atau bahkan 100,000 kali lebih bercahaya. Ramalan model semasa untuk dinamika gas dalam galaksi aktif yang sangat lemah jelas gagal. "
Seperti yang dinyatakan, kerana cakera sangat tertanam di medan graviti yang kuat pada lubang hitam, cahaya dari cakera gas diubah sesuai dengan Teori Relativiti Umum Einstein. Teori ini menerangkan bagaimana kelengkungan ruang-waktu diubah dengan adanya medan graviti, yang bahkan dapat mempengaruhi tingkah laku cahaya (yang dijelaskan oleh Teori Relativiti Khas Einstein).
Berdasarkan pemerhatian mereka dengan Hubble's Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), pasukan menentukan bahawa bahan dalam cakera bergerak dengan kecepatan lebih dari 10% cahaya. Pada kecepatan yang melampau ini, bahan di dalam cakera nampaknya semakin terang ketika bergerak ke arah Bumi di satu sisi dan redup ketika melesat di sisi lain (kesan yang dikenali sebagai pancaran relativistik).
Pemerhatian Hubble juga menunjukkan bahawa gas itu tertanam di dalam sumur gravitasi lubang hitam sehingga panjang gelombang cahaya diregangkan, membuatnya tampak lebih merah. Berkat resolusi tajam STIS, pasukan dapat mengasingkan cahaya samar yang datang dari kawasan lubang hitam dan menyekat cahaya yang mencemari. Seperti yang dikatakan oleh Chiaberge:
"Tanpa Hubble, kita tidak akan dapat melihat ini kerana kawasan lubang hitam mempunyai cahaya yang rendah. Luminositi bintang-bintang di galaksi mengatasi apa sahaja di dalam nukleus. Oleh itu, jika anda memerhatikannya dari tanah, anda akan dikuasai oleh cahaya bintang, yang menenggelamkan pelepasan lemah dari inti. "
Pasukan ini berharap dapat memanfaatkan penemuan terbaru ini dengan menggunakan Hubble untuk mencari cakera padat yang serupa di sekitar lubang hitam bercahaya rendah. Sekiranya berjaya, penemuan yang dihasilkan akan memberi para astronom peluang tambahan untuk melihat kerelatifan dalam tindakan.
Kajian yang menggambarkan pemerhatian pasukan baru-baru ini muncul di Makluman Bulanan Persatuan Astronomi Diraja.
