Novērojamais Visums ir ārkārtīgi liela vieta, kura diametrs ir aptuveni 91 miljards gaismas gadu. Tā rezultātā astronomi ir spiesti paļauties uz spēcīgiem instrumentiem, lai redzētu tālos objektus. Bet pat tie dažreiz ir ierobežoti, un tie ir jāsavieno pārī ar paņēmienu, ko sauc par gravitācijas objektīvu. Tas nozīmē paļaušanos uz lielu vielas sadalījumu (galaktiku vai zvaigzni), lai palielinātu gaismu, kas nāk no tālu objekta.
Izmantojot šo paņēmienu, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta (Caltech) Owens Valley radio observatorijas (OVRO) pētnieku vadīta starptautiska komanda varēja novērot karstas gāzes strūklu no supermasīvā melnā cauruma tālā galaktikā (pazīstama kā PKS 1413 + 135). Šis atklājums līdz šim nodrošināja vislabāko pārskatu par karsto gāzu veidiem, kas bieži tiek atklāti no supermasīvo melno caurumu (SMBH) centriem.
Pētījuma rezultāti tika aprakstīti divos pētījumos, kas tika publicēti 2006. Gada 15. Augusta numurā Astrofizikas žurnāls. Abus vadīja Hariss Vedanthams, Kalteha Millikana doktorants, un tie bija daļa no starptautiska projekta, kuru vadīja Entonijs Lasveds - Robinsona astronomijas profesors, emeritētais un OVRO direktors.
Šis OVRO projekts ir aktīvs kopš 2008. gada, divreiz nedēļā veicot aptuveni 1800 aktīvu SMBH un to attiecīgo galaktiku novērojumus, izmantojot tā 40 metru teleskopu. Šie novērojumi tika veikti, atbalstot NASA Fermi gamma staru kosmosa teleskopu, kurš tajā pašā laika posmā veica līdzīgus šo galaktiku un to SMBH pētījumus.
Kā komanda norādījusi savos divos pētījumos, šie novērojumi ir snieguši jaunu ieskatu matērijas daļās, kuras periodiski izvada no supermasīvajiem melnajiem caurumiem, kā arī paver jaunas iespējas gravitācijas objektīvu izpētei. Kā Dr Vedantham norādīja nesenā Caltech preses paziņojumā:
“Mēs esam zinājuši par šo materiālu salikumu esamību, kas plūst gar melno caurumu strūklām, un ka tie pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, taču nav daudz zināms par to iekšējo struktūru vai veidu, kā tie tiek palaisti. Ar tādām objektīvu sistēmām kā šī, mēs varam redzēt salipumus tuvāk melnā cauruma centrālajam dzinējam un daudz sīkāk nekā iepriekš. ”
Lai arī tiek uzskatīts, ka visām lielajām galaktikām ir SMBH savas galaktikas centrā, ne visām tām ir karsto gāzu strūklas. Šādu sprauslu klātbūtne ir saistīta ar tā dēvēto aktīvo galaktisko kodolu (AGN), kompaktu reģionu galaktikas centrā, kas ir īpaši spilgts daudzos viļņu garumos - ieskaitot radio, mikroviļņu, infrasarkano, optisko, ultravioleto, Rentgena un gamma starojums.
Šīs strūklas ir tāda materiāla rezultāts, kas tiek vilkts uz SMBH, un daži no tiem nonāk karsta gāzes veidā. Materiāls šajās straumēs pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, un straumes ir aktīvas laika posmā no 1 līdz 10 miljoniem gadu. Lai arī lielākoties sprauslas ir samērā konsekvences, ik pēc dažiem gadiem tās izspiež papildu karsto vielu salikumus.
Jau 2010. gadā OVRO pētnieki pamanīja, ka PKS 1413 + 135 radio izstarojums gada laikā ir kļuvis gaišāks, izbalējis un pēc tam atkal izgaismojies. 2015. gadā viņi pamanīja tādu pašu izturēšanos un veica detalizētu analīzi. Pēc citu iespējamo skaidrojumu izslēgšanas viņi secināja, ka vispārējo spilgtumu, visticamāk, izraisīja divi ātrgaitas materiāla salipumi, kas izmesti no melnā cauruma.
Šie salipumi ceļoja gar strūklu un kļuva palielināti, kad tie aizgāja aiz gravitācijas objektīva, kuru viņi izmantoja saviem novērojumiem. Šis atklājums bija diezgan veiksmīgs, un tas bija daudzu gadu astronomisko pētījumu rezultāts. Kā skaidroja Timotejs Pīrsons, Caltech vecākais pētnieks un līdzautors uz papīra:
“Tas ir veicis milzīga skaita galaktiku novērojumus, lai atrastu šo vienu objektu ar simetriskiem spilgtuma kritumiem, kas norāda uz gravitācijas objektīva klātbūtni. Mēs tagad cītīgi meklējam visus pārējos datus, lai mēģinātu atrast līdzīgus objektus, kas var sniegt palielinātu skatu uz galaktikas kodoliem. ”
Starptautiskās komandas novērojumos aizraujošs bija arī viņu izmantotā “objektīva” raksturs. Agrāk zinātnieki ir paļāvušies uz masīvām lēcām (t.i., veselām galaktikām) vai mikro objektīviem, kas sastāvēja no vienām zvaigznēm. Tomēr Dr Vedantham un Dr. Readhead vadītā komanda paļāvās uz to, ko viņi raksturo kā “milli-objektīvu” ar aptuveni 10 000 saules masu.
Šis varētu būt pirmais pētījums vēsturē, kurā paļāvās uz vidēja izmēra objektīvu, kas, viņuprāt, visdrīzāk ir zvaigžņu puduris. Viena no milija izmēra objektīva priekšrocībām ir tā, ka tas nav pietiekami liels, lai bloķētu visu gaismas avotu, padarot vieglāk pamanīt mazākus objektus. Tiek lēsts, ka ar šo jauno gravitācijas izkliedētāju sistēmu astronomi varēs novērot salipumus apmēram 100 reizes mazākā mērogā nekā iepriekš. Kā skaidroja Lasheda:
“Klūgas, kuras mēs redzam, atrodas ļoti tuvu centrālajam melnajam caurumam un ir niecīgas - tikai dažas gaismas dienas šķērsām. Mēs domājam, ka šos mazos komponentus, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, priekšplāna spirālveida galaktikā palielina gravitācijas lēca. Tas nodrošina izsmalcinātu loka sekundes sekundes izšķirtspēju, kas ir līdzvērtīga sāls graudu apskatīšanai uz Mēness no Zemes. ”
Turklāt pētnieki norāda, ka objektīvs pats par sevi ir zinātniski interesants vienkārša iemesla dēļ, ka par objektiem šajā masu diapazonā nav daudz zināms. Tādēļ šis potenciālais zvaigžņu kopums varētu darboties kā sava veida laboratorija, dodot pētniekiem iespēju izpētīt gravitācijas milli-objektīvu, vienlaikus nodrošinot skaidru priekšstatu par kodolstrūkām, kas plūst no aktīvajiem galaktikas kodoliem.
Raugoties nākotnē, komanda cer apstiprināt savu pētījumu rezultātus, izmantojot citu paņēmienu, kas pazīstams kā ļoti garš bāzes interferometrija (VLBI). Tajā tiks iesaistīti radioteleskopi no visas pasaules, detalizēti attēlojot PKS 1413 + 135 un SMBH tā centrā. Ņemot vērā to, ko viņi ir novērojuši līdz šim, iespējams, ka šis SMBH pēc dažiem gadiem (līdz 2020. gadam) izspļaus vēl vienai lietu daļai.
Vedantham, Readhead un viņu kolēģi plāno būt gatavi šim notikumam. Šī nākamā krājuma pamanīšana ne tikai apstiprinātu viņu jaunākos pētījumus, bet arī apstiprinātu mililēcu paņēmienu, ko viņi izmantoja savu novērojumu veikšanai. Kā norādīja Readhead, “mēs nevarētu veikt šādus pētījumus bez tādas universitātes observatorijas kā Owens Valley radio observatorija, kur mums ir laiks veltīt lielu teleskopu tikai vienai programmai.”
Pētījumi bija iespējami, pateicoties finansējumam, ko piešķīra NASA, Nacionālais zinātnes fonds (NSF), Smitsona institūcija, Academia Sinica, Somijas akadēmija un Čīles Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).
