Stebima Visata yra nepaprastai didelė vieta, jos skersmuo yra maždaug 91 milijardas šviesmečių. Dėl to astronomai yra priversti pasikliauti galingais instrumentais, kad pamatytų tolimus objektus. Tačiau net kartais tai yra ribota ir turi būti suderinta su technika, vadinama gravitaciniu lęšiu. Tai reiškia, kad norint padidinti iš tolimo objekto sklindančią šviesą reikia pasikliauti dideliu materijos pasiskirstymu (galaktika ar žvaigžde).
Naudodamas šią techniką, tarptautinė komanda, vadovaujama Kalifornijos technologijos instituto (Caltech) Owens slėnio radijo observatorijos (OVRO) tyrėjų, galėjo stebėti karštų dujų srautus, sklindančius iš tolimosios galaktikos supermasyvios juodosios skylės (žinomos kaip PKS 1413 +). 135). Šis atradimas pateikė geriausią vaizdą apie karštų dujų rūšis, kurios dažnai aptinkamos iš supermasyvių juodųjų skylių (SMBH) centrų.
Tyrimo išvados buvo aprašytos dviejuose tyrimuose, kurie buvo paskelbti 2006 m. Rugpjūčio 15 d. Numeryje Astrofizinis žurnalas. Abiem vadovavo Harishas Vedanthamas, „Caltech Millikan“ podoktorantas, ir jie buvo tarptautinio projekto, kuriam vadovavo Anthony Readheadas - Robinsono astronomijos profesoriaus, emerito ir OVRO direktoriaus, dalis.
Šis OVRO projektas buvo aktyvus nuo 2008 m., Du kartus per savaitę stebėdamas maždaug 1800 aktyvių SMBH ir jų atitinkamų galaktikų, naudodamas 40 metrų teleskopą. Šie stebėjimai buvo atlikti palaikant NASA Fermi gama spinduliuotės kosminį teleskopą, kuris tuo pačiu laikotarpiu atliko panašius šių galaktikų ir jų SMBH tyrimus.
Kaip komanda nurodė savo dviejuose tyrimuose, šie stebėjimai suteikė naujos įžvalgos apie medžiagos gumulėlius, kurie periodiškai išmetami iš supermasyvių juodųjų skylių, taip pat atvėrė naujas galimybes gravitacinių lęšių tyrimams. Kaip daktaras Vedanthamas nurodė naujausiame „Caltech“ pranešime spaudai:
„Mes žinome apie tai, kad yra tokių gumulėlių, tekančių juodųjų skylių purkštukais, ir kad jie juda arti šviesos greičio, tačiau apie jų vidinę struktūrą ir kaip jie paleidžiami, nėra daug žinoma. Naudodami tokias objektyvų sistemas, kaip ši, mes galime pamatyti gumulėlius arčiau centrinio juodosios skylės variklio ir daug išsamiau nei anksčiau. “
Manoma, kad visose didelėse galaktikose galaktikos centre yra SMBH, ne visos jas lydi karštų dujų purkštukai. Tokių purkštukų buvimas susijęs su vadinamuoju aktyviu galaktikos branduoliu (AGN), kompaktišku regionu galaktikos centre, kuris ypač ryškus daugelyje bangų ilgių - įskaitant radiją, mikrobangų, infraraudonųjų spindulių, optinę, ultravioletinę, Rentgeno ir gama spinduliuotė.
Šie purkštukai yra medžiagos, traukiamos link SMBH, rezultatas, kai kurios iš jų gali būti išmetamos karštų dujų pavidalu. Medžiaga šiuose srautuose juda arti šviesos greičio, o srautai yra aktyvūs nuo 1 iki 10 milijonų metų. Nors dažniausiai purkštukai yra gana nuoseklūs, kas kelerius metus jie išspjauna papildomus karštų medžiagų gumulėlius.
2010 m. OVRO tyrėjai pastebėjo, kad PKS 1413 + 135 radijo spinduliuotė per metus pašviesėjo, išbluko ir vėl pašviesėjo. 2015 m. Jie pastebėjo tą patį elgesį ir atliko išsamią analizę. Atmesdami kitus galimus paaiškinimus, jie padarė išvadą, kad bendrą šviesėjimą greičiausiai lėmė du greitaeigiai medžiagos gumulėliai, išstumti iš juodosios skylės.
Šie gumulėliai keliavo pro purkštuką ir padidėjo, kai praėjo už gravitacinio lęšio, kurį jie naudojo savo stebėjimams. Šis atradimas buvo gana sėkmingas ir buvo daugelio metų astronominių tyrimų rezultatas. Kaip Timothy Pearsonas, „Caltech“ vyresnysis mokslo darbuotojas ir bendraautorius, paaiškino:
„Buvo atliktas daugybės galaktikų stebėjimas, norint surasti šį vieną objektą su simetriškais ryškumo kritimais, rodančiais, kad yra gravitacinis lęšis. Dabar sunkiai ieškome visų kitų duomenų, norėdami surasti panašius objektus, kurie galėtų suteikti padidintą galaktikos branduolių vaizdą. “
Taip pat jaudinantis tarptautinės komandos pastebėjimas buvo jų naudojamo „objektyvo“ pobūdis. Anksčiau mokslininkai rėmėsi masyviais lęšiais (t. Y. Ištisomis galaktikomis) arba mikro objektyvais, kuriuos sudarė vienos žvaigždės. Tačiau dr Vedanthamo ir Dr. Readheado vadovaujama komanda rėmėsi tuo, ką jie apibūdina kaip maždaug milijono lęšį, turintį maždaug 10 000 saulės masių.
Tai gali būti pirmasis tyrimas istorijoje, kuriame rėmėsi vidutinio dydžio objektyvu, kuris, jų manymu, greičiausiai yra žvaigždžių spiečius. Vienas milijono dydžio objektyvo pranašumų yra tas, kad jis nėra pakankamai didelis, kad užstotų visą šviesos šaltinį, todėl lengviau pastebėti mažesnius objektus. Manoma, kad naudojant šią naują gravitacinę lęšių sistemą astronomai galės pastebėti gumulėlius maždaug 100 kartų mažesnėmis skalėmis nei anksčiau. Kaip paaiškino „Readhead“:
„Kumeliai, kuriuos matome, yra labai arti centrinės juodosios skylės ir yra nedideli - tik kelias šviesias dienas. Manome, kad šie mažyčiai komponentai, judantys arti šviesos greičio, yra padidinami gravitaciniu lęšiu, esančiu priešakinėje spiralinėje galaktikoje. Tai suteikia nepriekaištingą milijoninės sekundės lanko skiriamąją gebą, kuri prilygsta druskos grūdo matymui Mėnulyje iš Žemės “.
Be to, tyrėjai nurodo, kad pats lęšis yra mokslinis interesas dėl paprastos priežasties, kad mažai žinoma apie šios masės diapazono objektus. Todėl šis potencialus žvaigždžių spiečius galėtų veikti kaip savotiška laboratorija, suteikdama tyrėjams galimybę ištirti gravitacinius mililitinius lęšius, tuo pačiu suteikdama aiškų vaizdą apie branduolinių purkštukų srautus iš aktyvių galaktikos branduolių.
Žvelgiant į ateitį, komanda tikisi patvirtinti savo tyrimų rezultatus, naudodama kitą metodą, vadinamą labai ilgo pradinio interferometrijos (VLBI) metodu. Tai apims viso pasaulio radijo teleskopus, fotografuojančius išsamius PKS 1413 + 135 ir jo centre esantį SMBH vaizdą. Atsižvelgiant į tai, ką jie pastebėjo iki šiol, tikėtina, kad šis SMBH per kelerius metus (iki 2020 m.) Išsklaidys dar vieną medžiagų kaupą.
Vedanthamas, „Readhead“ ir jų kolegos planuoja būti pasirengę šiam renginiui. Pastebėję kitą gumbą, jie ne tik patvirtins jų naujausius tyrimus, bet ir patvirtins mililitinių lęšių metodą, kurį jie naudojo stebėdami. Kaip nurodė „Readhead“, „Mes negalėtume atlikti tokių tyrimų kaip be universiteto observatorijos, tokios kaip Owenso slėnio radijo observatorija, kur turime laiko skirti didelį teleskopą išskirtinai vienai programai“.
Tyrimai buvo įmanomi gavus finansavimą iš NASA, Nacionalinio mokslo fondo (NSF), Smithsonian instituto, Academia Sinica, Suomijos akademijos ir Čilės Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).
