Vaadeldav universum on äärmiselt suur koht, selle läbimõõt on hinnanguliselt 91 miljardit valgusaastat. Selle tagajärjel on astronoomid sunnitud kaugete objektide nägemiseks tuginema võimsatele instrumentidele. Kuid isegi need on mõnikord piiratud ja neid tuleb siduda tehnikaga, mida nimetatakse gravitatsiooniläätsedeks. See hõlmab kaugelt objektilt tuleva valguse suurendamiseks lootust suurele aine jaotusele (galaktika või täht).
Seda tehnikat kasutades suutsid California tehnikainstituudi (Caltech) Owensi oru raadiovaatluskeskuse (OVRO) teadlaste juhitud rahvusvaheline meeskond jälgida kuuma gaasi joadu kauge galaktika supermassiivsest mustast august (tuntud kui PKS 1413 +). 135). Avastus andis tänaseni parima ülevaate seda tüüpi kuumadest gaasitüüpidest, mida sageli tuvastatakse supermassiivsete mustade aukude (SMBH) keskustest.
Uurimistulemusi kirjeldati kahes uuringus, mis avaldati ... aasta 15. Augusti numbris Astrofüüsikaline ajakiri. Mõlemat juhtis Caltech Millikani järeldoktori teadlane Harish Vedantham ning nad olid osa rahvusvahelisest projektist, mida juhtis Anthony Readhead - astronoomiaprofessor Robinson, emeriitprofessor ja OVRO direktor.
See OVRO projekt on tegutsenud alates 2008. aastast, tehes selle 40-meetrise teleskoobi abil kaks korda nädalas umbes 1800 aktiivset SMBH-d ja nende vastavaid galaktikaid. Need vaatlused viidi läbi NASA Fermi Gamma-ray kosmoseteleskoobi toetuseks, mis on sama aja jooksul viinud läbi sarnaseid uuringuid nende galaktikate ja nende SMBHde kohta.
Nagu meeskond oma kahes uuringus osutas, on need vaatlused andnud uue ülevaate aine kogumitest, mis perioodiliselt väljutatakse supermassiivsetest mustadest aukudest, samuti avanud uusi võimalusi gravitatsioonilise läätse uurimiseks. Nagu dr Vedantham osutas hiljutises Caltechi pressiteates:
„Oleme teada nende mustade aukude kaudu voolavast materjalist tükikeste olemasolust ja sellest, et need liiguvad valguse kiiruse lähedale, kuid nende sisemise struktuuri ega nende käivitamise kohta pole palju teada. Selliste läätsesüsteemide korral näeme klombid musta augu keskmootorile lähemal ja senisest palju detailsemalt. ”
Kui usutakse, et kõigil suurtel galaktikatel on nende galaktika keskpunktis SMBH, siis kõigil suurtel galaktikatel pole neid kaasas kuuma gaasi joaga. Selliste reaktiivlennukite olemasolu on seotud aktiivse galaktilise tuumaga (AGN), mis on galaktika keskel asuv kompaktne piirkond, mis on eriti hele paljudel lainepikkustel - sealhulgas raadios, mikrolaineahjus, infrapunas, optilises, ultravioletses, Röntgen- ja gammakiirgus.
Need düüsid on materjali tagajärjel, mis tõmmatakse SMBH poole, millest mõned väljuvad kuuma gaasi kujul. Nendes voogudes olev materjal liigub valguse kiiruse lähedal ja voolud on aktiivsed perioodidel 1 kuni 10 miljonit aastat. Kui enamasti on düüsid suhteliselt ühtlased, sülitavad nad iga paari aasta tagant välja täiendavad kuuma aine kogumid.
2010. aastal märkasid OVRO teadlased, et PKS 1413 + 135 raadioemissioonid on aasta jooksul helendanud, tuhmunud ja seejärel uuesti helendanud. 2015. aastal märkasid nad sama käitumist ja viisid läbi üksikasjaliku analüüsi. Pärast muude võimalike selgituste välistamist jõudsid nad järeldusele, et üldise heleduse põhjustasid tõenäoliselt kaks kiiret materjali tükki, mis väljusid mustast august.
Need klombid sõitsid mööda reaktiivlennukit ja suurenesid, kui nad möödusid gravitatsiooniläätse taga, mida nad vaatluste jaoks kasutasid. See avastus oli üsna õnnelik ja see oli paljude aastate pikkuse astronoomilise uuringu tulemus. Nagu Timothy Pearson, Caltechi vanemteadur ja kaasautor paberil selgitas:
„Selle ühe objekti leidmiseks on vaja jälgida tohutul hulgal galaktikaid, mille heleduse sümmeetrilised langused viitavad gravitatsiooniläätse olemasolule. Otsime nüüd kõvasti kõiki teisi oma andmeid, et proovida leida sarnaseid objekte, mis saaksid galaktilistest tuumadest suurenenud ülevaate. ”
Põnev oli rahvusvahelise meeskonna tähelepanekute osas ka nende kasutatud objektiivi iseloom. Varem on teadlased toetunud massiivsetele läätsedele (st tervetele galaktikatele) või mikroläätsedele, mis koosnesid üksikutest tähtedest. Dr Vedanthami ja dr Readheadi juhitud meeskond tugines aga sellele, mida nad kirjeldavad umbes 10 000 päikese massiga "milli-objektiivina".
See võib olla esimene uuring ajaloos, kus toetuti keskmise suurusega objektiivile, mis nende arvates on suure tõenäosusega täheparv. Millisuurusega objektiivi üheks eeliseks on see, et see pole piisavalt suur, et blokeerida kogu valgusallikas, muutes väiksemate objektide märgatavamaks. Arvatakse, et selle uue gravitatsioonilise läätsede süsteemi abil saavad astronoomid jälgida tükke umbes 100 korda väiksema skaalaga kui varem. Nagu Readhead selgitas:
„Kobarad, mida me näeme, asuvad kesksele mustale augule väga lähedal ja on väikesed - vaid paar valguspäeva. Arvame, et neid pisikesi valguse kiirusel liikuvaid komponente suurendab esiplaani spiraalgalaktikas asuv gravitatsioonilääts. See tagab kaaresekundi miljoni eraldusvõime, mis on samaväärne Kuu Maalt soolatoote vaatamisega. ”
Veelgi enam, teadlased väidavad, et lääts ise on teaduslikust huvist sel lihtsal põhjusel, et selle massvahemiku objektidest pole palju teada. See potentsiaalne täheparv võiks seetõttu toimida omamoodi laboratooriumina, andes teadlastele võimaluse uurida gravitatsioonilist milli-objektiivi, pakkudes samal ajal ka selget vaadet aktiivsetest galaktilistest tuumadest voolavast tuumajoast.
Vaadates tulevikku, loodab meeskond kinnitada oma uuringute tulemusi, kasutades teist tehnikat, mida tuntakse väga pika alusraja interferomeetriana (VLBI). See hõlmab kogu maailmas asuvaid raadioteleskoope, mis teevad üksikasjalikke pilte PKS 1413 + 135 ja selle keskpunktis olevast SMBH-st. Arvestades seda, mida nad seni täheldanud on, on tõenäoline, et see SMBH sülitab mõne aasta pärast (aastaks 2020) välja veel ühe aineosa.
Vedantham, Readhead ja nende kolleegid plaanivad selleks sündmuseks valmis olla. Selle järgmise klombi märkimine ei kinnita mitte ainult nende hiljutisi uuringuid, vaid valideerib ka milli-läätse tehnikat, mida nad vaatluste läbiviimiseks kasutasid. Nagu Readhead osutas: "Me ei saaks selliseid uuringuid teha ilma sellise ülikooli observatooriumita nagu Owensi oru raadiovaatluskeskus, kus meil on aeg pühendada suur teleskoop eranditult ühele programmile."
Uuringud said võimalikuks tänu NASA, Riikliku Teadusfondi (NSF), Smithsoni Instituudi, Academia Sinica, Soome Akadeemia ja Tšiili Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) rahastamisele.
