Havaittavissa oleva maailmankaikkeus on erittäin suuri paikka, jonka halkaisija on arviolta 91 miljardia valovuotta. Seurauksena on, että tähtitieteilijät pakotetaan luottamaan voimakkaisiin instrumentteihin kaukaisten esineiden näkemiseksi. Mutta jopa nämä ovat toisinaan rajoitettuja, ja ne on liitettävä pariksi tekniikalla, joka tunnetaan nimellä painovoimalinssi. Tähän kuuluu luottaminen suureen ainejakaumaan (galaksi tai tähti) etäältä tulevan valon suurentamiseksi.
Tätä tekniikkaa käyttämällä Kalifornian teknillisen instituutin (Caltech) Owens Valley Radio Observatory (OVRO) tutkijoiden johtama kansainvälinen ryhmä pystyi tarkkailemaan kuuman kaasun suihkukoneita kaukaisen galaksin supermassiivisesta mustasta aukosta (tunnetaan nimellä PKS 1413 +). 135). Löytö antoi parhaan kuvan tähän päivään mennessä tyypillisistä kuumista kaasuista, jotka usein havaitaan tulevan supermassiivisten mustien reikien (SMBH) keskuksista.
Tutkimustulokset kuvailtiin kahdessa tutkimuksessa, jotka julkaistiin ... elokuun 15. Lehdessä The Astrophysical Journal. Molempia johti Caltech Millikanin tutkijatohtori Harish Vedantham, ja he olivat osa kansainvälistä projektia, jota johti Anthony Readhead - Robinsonin tähtitieteen professori, emeritus ja OVRO: n johtaja.
Tämä OVRO-projekti on ollut aktiivinen vuodesta 2008 lähtien, ja se suorittaa kahdesti viikossa noin 1800 aktiivista SMBH: tä ja niiden vastaavia galakseja 40-metrisen kaukoputken avulla. Nämä havainnot on suoritettu tukemaan NASA: n Fermi-gammasäteilyä, joka on suorittanut samanlaisia tutkimuksia näistä galakseista ja niiden SMBH: sta saman ajanjakson aikana.
Kuten ryhmä totesi kahdessa tutkimuksessaan, nämä havainnot ovat tarjonneet uuden käsityksen aineen kohoumista, jotka poistuvat ajoittain supermassiivisista mustista reikistä, sekä avanneet uusia mahdollisuuksia painovoima objektiivitutkimukseen. Kuten tohtori Vedantham totesi hiljattain Caltech-lehdistötiedotteessa:
”Olemme tienneet näiden mustien aukkojen suihkumassa virtaavien materiaalin kohoumien olemassaolosta ja siitä, että ne liikkuvat lähellä valon nopeutta, mutta niiden sisäisestä rakenteesta tai siitä, kuinka ne käynnistetään, ei tiedetä paljon. Tämänkaltaisissa linssijärjestelmissä näemme kohoumia lähemmäksi mustan aukon keskimoottoria ja paljon yksityiskohtaisemmin kuin ennen. "
Vaikka kaikilla isoilla galakseilla uskotaan olevan SMBH galaksiensa keskuksessa, kaikilla ei ole kuumien kaasujen suihkua mukana. Tällaisten suihkukoneiden läsnäolo liittyy aktiiviseen galaktiseen ytimeen (AGN), kompaktiin alueeseen galaksin keskellä, joka on erityisen kirkas monilla aallonpituuksilla - mukaan lukien radio, mikroaaltouuni, infrapuna, optinen, ultravioletti, Röntgen- ja gammasäteily.
Nämä suihkut ovat seurausta materiaalista, jota vedetään kohti SMBH: ta, josta osa päätyy karkaamaan kuuman kaasun muodossa. Materiaali näissä puroissa kulkee lähellä valon nopeutta, ja virrat ovat aktiivisia 1-10 miljoonan vuoden ajanjaksoina. Vaikka suurimman osan ajasta suihkut ovat suhteellisen johdonmukaisia, muutaman vuoden välein ne sylkevät ylimääräisiä juomia kuumista aineista.
Vuonna 2010 OVRO: n tutkijat huomasivat, että PKS 1413 + 135: n radiosäteily oli kirkastunut, haalistunut ja kirkastettu sitten uudelleen vuoden aikana. Vuonna 2015 he huomasivat saman käyttäytymisen ja tekivät yksityiskohtaisen analyysin. Kieltäytyessään muista mahdollisista selityksistä, he päättelivät, että yleinen kirkkaus johtui todennäköisesti kahdesta nopeasta materiaalin kohoumasta, jotka poistettiin mustasta reiästä.
Nämä kohoumat kulkivat suihkua pitkin ja suurennettiin, kun ne ohittivat havainnoissaan käyttämän painovoimalinssin taakse. Tämä löytö oli melko arvokasta ja johtui monien vuosien tähtitieteellisestä tutkimuksesta. Kuten Timothy Pearson, Caltechin vanhempi tutkija ja paperilla kirjoitettu avustaja selitti:
”Se on ottanut havainnot valtavasta määrästä galakseja löytääkseen tämän yhden esineen, jonka symmetriset putoukset ovat kirkkaita ja osoittavat painovoimalinssin läsnäolon. Etsimme nyt kovasti kaikkia muita tietojamme yrittää löytää samanlaisia objekteja, jotka voivat antaa suurennetun kuvan galaktisista ytimistä. "
Mikä oli mielenkiintoista myös kansainvälisen ryhmän havainnoissa, oli heidän käyttämänsä "linssi". Aikaisemmin tutkijat ovat luottaneet massiivisiin linsseihin (ts. Kokonaisiin galakseihin) tai mikrolinsseihin, jotka koostuivat yhdestä tähdestä. Dr. Vedanthamin ja Dr. Readheadin johtama ryhmä kuitenkin luottaa siihen, mitä he kuvaavat noin 10 000 aurinkomassan "milli-linssiksi".
Tämä voi olla historiassa ensimmäinen tutkimus, jossa vedottiin keskikokoiseen linssiin, joka heidän mielestään on todennäköisesti tähtiklusteri. Yksi miljoonan koon linssin eduista on, että se ei ole tarpeeksi suuri estämään koko valonlähde, mikä helpottaa pienten esineiden havaitsemista. Tämän uuden painovoimalasilinssijärjestelmän avulla arvioidaan, että tähtitieteilijät pystyvät havaitsemaan kohoumia asteikolla, joka on noin 100 kertaa pienempi kuin ennen. Kuten Readhead selitti:
”Nämämme klumput ovat hyvin lähellä keskimmäistä mustaa reikää ja ovat pieniä - vain muutama valoisa päivä. Uskomme, että näitä pieniä, lähellä valon nopeutta liikkuvia komponentteja suurennetaan gravitaatiolinssillä etualan spiraaligalaksissa. Tämä tarjoaa miljoonan sekunnin kaarin hienon erottelukyvyn, mikä vastaa suolajyvän katsomista kuuhun maasta. "
Lisäksi tutkijat ilmoittavat, että linssi itsessään on tieteellistä mielenkiintoa siitä yksinkertaisesta syystä, että tämän massaalueen esineistä ei tiedä paljon. Tämä potentiaalinen tähtiklusteri voisi siis toimia eräänlaisena laboratoriona, antamalla tutkijoille mahdollisuuden tutkia painovoimaisia milli-linssejä tarjoamalla samalla selkeän kuvan aktiivisista galaktisista ytimistä virtaavista ydinsuihkusta.
Tulevaisuuteen joukkue toivoo voivansa vahvistaa tutkimustensa tulokset käyttämällä toista tekniikkaa, joka tunnetaan nimellä Very-Long Baseline Interferometry (VLBI). Tähän kuuluu radioteleskoopit ympäri maailmaa ottaen yksityiskohtaisia kuvia PKS 1413 + 135: stä ja sen keskellä olevasta SMBH: sta. Ottaen huomioon, mitä he ovat toistaiseksi havainneet, on todennäköistä, että tämä SMBH haisee uuden ainekokoonpanon muutaman vuoden kuluttua (vuoteen 2020 mennessä).
Vedantham, Readhead ja heidän kollegansa suunnittelevat olevansa valmiita tapahtumaan. Tämän seuraavan klumpun havaitseminen ei vain vahvistaisi heidän äskettäisiä tutkimuksiaan, vaan myös validoisi milli-linssitekniikan, jota he käyttivät havaintonsa suorittamiseen. Kuten Readhead totesi, "Emme voineet tehdä tällaisia opintoja ilman yliopiston observatorioita, kuten Owens Valley -radion observatorio, jossa meillä on aika omistaa suuri kaukoputki yksinomaan yhdelle ohjelmalle."
Tutkimukset tehtiin mahdolliseksi NASA: n, Kansallisen tiedesäätiön (NSF), Smithsonian instituutin, Academia Sinican, Suomen Akatemian ja Chilen Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) myöntämän rahoituksen ansiosta.
