Promatrajući Svemir izuzetno je veliko mjesto, u promjeru se procijenjuje 91 milijarda svjetlosnih godina. Kao rezultat, astronomi su prisiljeni oslanjati se na moćne instrumente kako bi vidjeli daleke predmete. Ali čak su i oni ponekad ograničeni i moraju biti upareni s tehnikom poznatom kao gravitacijsko leće. To uključuje oslanjanje na veliku distribuciju materije (galaksije ili zvijezde) kako biste povećali svjetlost koja dolazi iz udaljenog objekta.
Koristeći ovu tehniku, međunarodni tim na čelu sa istraživačima iz kalifornijskog Instituta za tehnologiju (Caltech) Owens Valley Radio Observatory (OVRO) uspjeli su promatrati mlazove vrućeg plina koji izvire iz supermasivne crne rupe u dalekoj galaksiji (poznat kao PKS 1413 + 135). Otkriće je pružilo najbolji pogled do danas vrsta vrućeg plina koji se često otkrivaju iz središta supermasivne crne rupe (SMBH).
Rezultati istraživanja opisani su u dvije studije koje su objavljene u 15. kolovozu The Astrophysical Journal. Oboje je vodio Harish Vedantham, postdoktorski stipendist Caltech Millikan, i bili su dio međunarodnog projekta koji je vodio Anthony Readhead - Robinson profesor astronomije, emeritus i direktor OVRO-a.
Ovaj OVRO projekt aktivan je od 2008. godine, provodeći dva puta tjedno opažanja oko 1800 aktivnih SMBH i njihovih galaksija koristeći 40-metarski teleskop. Ta su promatranja provedena u prilog NASA-inog svemirskog teleskopa Gammi-ray, koji je u istom razdoblju proveo slična istraživanja ovih galaksija i njihovih SMBH.
Kao što je tim pokazao u svoje dvije studije, ta su zapažanja pružila novi uvid u nakupine materije koje se periodično izbacuju iz supermasivne crne rupe, kao i otvaranje novih mogućnosti istraživanja gravitacijskog leća. Kao što je dr. Vedantham naznačio u nedavnoj izjavi za Caltech:
„Znali smo za postojanje ovih nakupina materijala koji struju mlazom crne rupe i da se kreću u blizini brzine svjetlosti, ali nije mnogo poznato o njihovoj unutarnjoj strukturi ili načinu na koji se lansiraju. S ovakvim sustavima leća možemo vidjeti nakupine bliže središnjem motoru crne rupe i mnogo detaljnije nego prije. "
Iako se vjeruje da sve velike galaksije imaju SMBH u središtu svoje galaksije, ne prate ih svi mlazovi vrućeg plina. Prisutnost takvih mlazeva povezana je s onim što je poznato kao aktivni galaktički nukleus (AGN), kompaktno područje u središtu galaksije koje je posebno svijetlo u mnogim valnim duljinama - uključujući radio, mikrovalnu, infracrvenu, optičku, ultra violetnu, X-zračenje i gama zračenje.
Ovi mlazovi rezultat su materijala koji se povlači prema SMBH, od kojih se neki izbacuju u obliku vrućeg plina. Materijal u tim potocima putuje brzinom svjetlosti, a potoci su aktivni u periodima od 1 do 10 milijuna godina. Iako su većinom vremena mlazovi relativno dosljedni, svakih nekoliko godina ispiru dodatne nakupine vruće tvari.
Još 2010. godine, istraživači OVRO-a primijetili su da su radio emisije PKS 1413 + 135 posvijetlile, izblijedjele, a zatim se ponovo pojavile tijekom godine. U 2015. godini primijetili su isto ponašanje i proveli detaljnu analizu. Nakon što su odbacili druga moguća objašnjenja, zaključili su da je ukupno svjetlo vjerojatno uzrokovalo izbacivanje dva velika brza materijala iz crne rupe.
Te su groznice putovale duž mlaza i povećale se kad su prolazile iza gravitacione leće koju su koristile za svoja promatranja. Ovo je otkriće bilo prilično slučajno i rezultat je dugogodišnjeg astronomskog proučavanja. Kao što je Timothy Pearson, viši znanstvenik na Caltechu i koautor na članku, objasnio:
"Trebalo je promatranje ogromnog broja galaksija da bi se pronašao taj jedan objekt sa simetričnim namocima u svjetlu koji upućuju na prisustvo gravitacijskog sočiva. Sada teško gledamo sve ostale podatke kako bismo pokušali pronaći slične predmete koji mogu dati uvećanu sliku galaktičkih jezgara. "
Ono što je također bilo uzbudljivo u zapažanjima međunarodnog tima bila je priroda "leće" koju koriste. U prošlosti su se znanstvenici oslanjali na masivne leće (tj. Čitave galaksije) ili mikro leće koje su se sastojale od pojedinih zvijezda. Međutim, tim na čelu s dr. Vedanthamom i dr. Readheadom oslanjao se na ono što oni opisuju kao "mil-leće" s oko 10 000 solarnih masa.
Ovo bi mogla biti prva studija u povijesti koja se oslanjala na sočivo srednje veličine, za koje vjeruju da je najvjerojatnije zvjezdana skupina. Jedna od prednosti leće veličine mili je da nije dovoljno velika da blokira cjelokupni izvor svjetlosti, što olakšava uočavanje manjih predmeta. S ovim novim gravitacijskim sustavom leća, procjenjuje se da će astronomi moći opažati nakupine na ljestvici koja je oko 100 puta manja nego prije. Kao što je Readhead objasnio:
"Piljevine koje vidimo vrlo su blizu središnje crne rupe i malene su - samo nekoliko svjetlosnih dana. Mislimo da se ove sitne komponente koje se kreću brzinom svjetlosti povećavaju gravitacijskim lećama u spiralnoj galaksiji prednjeg plana. To omogućava izvrsno razlučivanje milijunskog dijela luka, što je ekvivalent gledanju zrna soli na Mjesecu sa Zemlje. "
Štoviše, istraživači ukazuju da je sama leća od znanstvenog interesa, iz jednostavnog razloga što se o objektima u ovom masovnom rasponu ne zna mnogo. Ovaj potencijalni zvjezdani klaster mogao bi, dakle, djelovati kao vrsta laboratorija, dajući istraživačima priliku da proučavaju gravitacijsko miljivo sočivo, istovremeno pružajući jasan prikaz nuklearnih mlaznica koje teku iz aktivnih galaktičkih jezgara.
Gledajući unaprijed, tim se nada da će potvrditi rezultate svojih studija koristeći drugu tehniku poznatu kao vrlo dugačka bazna interferometrija (VLBI). U to će biti uključeni i radio teleskopi iz cijelog svijeta koji će napraviti detaljne slike PKS 1413 + 135 i SMBH u njegovom središtu. S obzirom na ono što su do sada primijetili, vjerovatno je da će ovaj SMBH ispasti još jednu grudu materije u nekoliko godina (do 2020. godine).
Vedantham, Readhead i njihovi kolege planiraju biti spremni za ovaj događaj. Uočenje sljedećeg grozda ne samo da bi potvrdilo njihove nedavne studije, već bi potvrdilo i tehniku mili-leće koju su koristili u provođenju svojih promatranja. Kao što je Readhead ukazao, "ne bismo mogli raditi ovakve studije bez sveučilišnog opservatorija poput Radio-opservatorija Owens Valley, gdje imamo vremena posvetiti veliki teleskop isključivo jednom programu."
Studije su postale moguće zahvaljujući financijskim sredstvima koje su osigurali NASA, Nacionalna zaklada za znanost (NSF), Smithsonian Institution, Academia Sinica, Finska akademija i čileanski Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).
