A megfigyelhető világegyetem rendkívül nagy hely, becslések szerint 91 milliárd fényév átmérőjű. Ennek eredményeként a csillagászok arra kényszerülnek, hogy megbízható eszközökre támaszkodjanak, hogy távoli tárgyakat látjanak. De még ezek is néha korlátozottak, és ezeket párosítani kell egy gravitációs lencse néven ismert technikával. Ez magában foglalja az anyag nagy eloszlását (galaxis vagy csillag), hogy megnöveljék a távoli tárgyakból származó fényt.
Ennek a módszernek a felhasználásával egy nemzetközi csapat, amelyet a Kaliforniai Technológiai Intézet (Caltech) Owens Valley Rádiómegfigyelő Intézetének (OVRO) kutatói vezettek, megfigyelték a forró gáz fúvókáit egy távoli galaxis szupermasszív fekete lyukából (PKS 1413 + néven ismertek). 135). A felfedezés a mai napig a legjobban szemlélteti a forró gáz típusait, amelyeket gyakran észlelnek a szupermasszív fekete lyukak (SMBH) központjaiból.
A kutatási eredményeket két tanulmány ismertette, amelyeket a. Augusztus 15 - i számában tettek közzé Az asztrofizikai folyóirat. Mindkettőt Harish Vedantham, a Caltech Millikan posztdoktori tudós vezetője vezette, és Anthony Readhead - a Robinson csillagászati professzor emeritus professzora és az OVRO igazgatója - által vezetett nemzetközi projekt részét képezték.
Ez az OVRO projekt 2008 óta aktív, heti kétszer megfigyelést végezve mintegy 1800 aktív SMBH-ról és a hozzájuk tartozó galaxisokról a 40 méteres távcsövével. Ezeket a megfigyeléseket a NASA Fermi Gamma-ray Űrtávcsövejének támogatására végezték, amely ugyanazon időszak alatt hasonló vizsgálatokat végzett ezekről a galaxisokról és azok SMBH-jairól.
Amint a csoport két tanulmányában rámutatott, ezek a megfigyelések új betekintést nyújtottak az anyagcsomókba, amelyeket időszakosan kiürítnek a szupermasszív fekete lyukakból, és új lehetőségeket nyitnak meg a gravitációs lencsék kutatására. Ahogyan Dr. Vedantham egy nemrégiben a Caltech sajtóközleményében rámutatott:
„Tudtunk ezeknek a csomóknak a létezéséről, amelyek a fekete lyukú fúvókák mentén áramlanak, és hogy a fénysebességhez közel mozognak, de a belső felépítésükről vagy a bevezetésükről nem sok ismeretes. Az ilyen lencsés rendszereknél közelebb láthatjuk a csomókat a fekete lyuk központi motorjához és sokkal részletesebben, mint korábban. ”
Bár úgy gondolják, hogy minden nagy galaxisban egy SMBH található galaxisuk központjában, nem mindegyikük kíséri forró gázfúvókákat. Az ilyen fúvókák jelenléte összekapcsolódik az úgynevezett Active Galactic Nucleus (AGN) néven, amely egy galaxis közepén helyezkedik el, egy olyan kompakt régióval, amely sok hullámhosszon különösen fényes - beleértve a rádiót, a mikrohullámú, az infravörös, az optikai, az ultraibolya, Röntgen- és gamma-sugárzás.
Ezek a fúvókák az anyag eredménye, amelyet egy SMBH felé húznak, és amelyek közül néhány forró gáz formájában kerül kiürítésre. Ezekben a patakokban lévő anyag a fénysebességhez közel mozog, és a patakok 1-10 millió évig aktívak. Míg a fúvókák nagyrészt viszonylag konzisztensek, néhány évente kibomlanak további forró anyagcsomókat.
2010-ben az OVRO kutatói észrevették, hogy a PKS 1413 + 135 rádiókibocsátása világossá vált, elhalványult, majd egy év alatt újból ragyogott. 2015-ben észrevették ugyanazt a viselkedést, és részletes elemzést végeztek. Más lehetséges magyarázatok kizárása után arra a következtetésre jutottak, hogy az általános fényerőt valószínűleg két nagy sebességű anyagcsomó okozta a fekete lyukból.
Ezek a csomók a sugárhajtómű mentén haladtak és nagyobbak lettek, amikor áthaladtak a megfigyelésükhöz használt gravitációs lencse mögött. Ez a felfedezés nagyon sikeres volt, és sok éves csillagászati tanulmány eredménye volt. Ahogyan Timothy Pearson, a Caltech egyik vezető kutatója és a cikk társszerzője elmagyarázta:
„Nagyon sok galaxis megfigyelését végezte el, hogy megtalálják ezt az egy objektumot, amelynek szimmetrikus fényereje lecsúszik, és amely a gravitációs lencse jelenlétére utal. Most keményen vizsgáljuk az összes többi adatunkat, hogy hasonló tárgyakat próbáljunk megtalálni, amelyek nagyított képet nyújthatnak a galaktikus magokról. ”
A nemzetközi csapat megfigyelései mellett izgalmas volt az általuk használt „lencse” jellege is. A múltban a tudósok támaszkodtak hatalmas lencsékre (vagyis teljes galaxisokra) vagy mikrolencsékre, amelyek egyetlen csillagból álltak. Dr. Vedantham és Dr. Readhead vezette csapat azonban arra támaszkodott, amit körülbelül 10 000 napelemes tömegű „millilencsének” neveznek.
Ez lehet a történelem első olyan tanulmánya, amely egy közepes méretű lencsére támaszkodott, amely szerintük valószínűleg csillagfürt. A milliométeres lencsék egyik előnye, hogy nem elég nagy a teljes fényforrás eltakarásához, megkönnyítve a kisebb tárgyak észlelését. Ennek az új gravitációs lencserendszernek a becslése szerint a csillagászok a korábbinál körülbelül százszor kisebb skálán képesek lesznek megfigyelni a csomókat. Ahogyan Readhead kifejtette:
„A csomók nagyon közel állnak a központi fekete lyukhoz és aprók - csak néhány fénynap alatt. Úgy gondoljuk, hogy ezeket a fénysebességhez közeli mozgó apró alkatrészeket gravitációs lencsék nagyítják fel az előtér spirálgalaxisában. Ez kiváló felbontást biztosít egy milliomod másodperc ívben, ami megegyezik a só szemcséjének a Holdon való megfigyelésével a Földről. "
Sőt, a kutatók jelezik, hogy maga a lencse tudományos érdeklődésre számot tart, azon egyszerű ok miatt, hogy ezen tömegtartományban lévő tárgyakról nem sok ismeretes. Ez a potenciális csillagfürt tehát egyfajta laboratóriumként működhet, lehetőséget adva a kutatóknak a gravitációs millilencsék tanulmányozására, miközben tiszta képet nyújt az aktív galaktikus magokból áramló nukleáris fúvókákról.
A jövőre nézve a csapat reméli, hogy megerősíti tanulmányainak eredményeit egy másik módszerrel, az úgynevezett Very-Long Baseline Interferometry (VLBI) néven. Ez magában foglalja a világ minden tájáról származó rádióteleszkópokat, amelyek részletes képeket készítenek a PKS 1413 + 135-ről és a közepén lévő SMBH-ról. Tekintettel az eddig megfigyelt eseményekre, valószínű, hogy ez az SMBH néhány év múlva (2020-ig) újabb anyagcsomót szétcsende.
Vedantham, Readhead és munkatársaik azt tervezik, hogy készen állnak erre az eseményre. A következő csomó észlelése nemcsak a legutóbbi tanulmányaikat hitelesítené, hanem a megfigyelések elvégzéséhez használt millilencsés technikát is. Ahogyan Readhead rámutatott: "Ilyen tanulmányokat nem végezhetnénk olyan egyetemi obszervatórium nélkül, mint például az Owens Valley Radio Observatory, ahol ideje egy nagy távcsövet kizárólag egyetlen programra szentelni."
A tanulmányok a NASA, a Nemzeti Tudományos Alapítvány (NSF), a Smithsonian Intézet, az Academia Sinica, a Finn Akadémia és a chilei Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) által nyújtott finanszírozás révén váltak lehetővé.
