관측 가능한 우주는 지름이 약 91 억 광년으로 측정되는 매우 큰 장소입니다. 결과적으로 천문학 자들은 멀리 떨어진 물체를보기 위해 강력한 도구를 사용해야합니다. 그러나 이것들조차도 때로는 제한적이며 중력 렌즈라고 알려진 기술과 짝을 이루어야합니다. 여기에는 멀리있는 물체에서 나오는 빛을 확대하기 위해 물질 (은하 또는 별)의 큰 분포에 의존합니다.
이 기술을 사용하여 캘리포니아 공과 대학 (Caltech)의 Owens Valley Radio Observatory (OVRO) 연구원들이 이끄는 국제 팀은 먼 은하 (PKS 1413 + 135). 이 발견은 SMBH (Supermassive Black Hole)의 중심에서 발생하는 고온 가스 유형에 대한 최신 정보를 제공합니다.
이번 연구 결과는 8 월 15 일자에 발표 된 두 가지 연구에서 설명되었습니다. 천체 물리학 저널. 둘 다 Caltech Millikan 박사후 연구원 인 Harish Vedantham이 이끄 었으며, Anthony Readhead가 이끄는 국제 프로젝트의 일원으로, 로빈슨 천문학 교수, 명예 교수, OVRO 책임자입니다.
이 OVRO 프로젝트는 2008 년부터 활성화되어 40 미터 망원경을 사용하여 약 1,800 개의 활성 SMBH와 각각의 은하를 주 2 회 관측하고 있습니다. 이러한 관측은 NASA의 Fermi Gamma-ray 우주 망원경을 지원하기 위해 수행되었으며, 같은 기간 동안이 은하와 SMBH에 대해 유사한 연구를 수행하고 있습니다.
연구팀이 두 연구에서 지적한 바와 같이, 이러한 관측은 초 거대 블랙홀에서 주기적으로 방출되는 물질 덩어리에 대한 새로운 통찰력을 제공 할뿐만 아니라 중력 렌즈 연구를위한 새로운 가능성을 열어 주었다. Vedantham 박사가 최근 Caltech 언론에 발표 한 바와 같이 :
“우리는 블랙홀 제트를 따라 흐르는 이러한 물질 덩어리의 존재에 대해 알고 있으며, 빛의 속도에 가깝게 이동하지만 내부 구조 나 발사 방법에 대해서는 잘 알려져 있지 않습니다. 이와 같은 렌즈 시스템을 통해 블랙홀의 중앙 엔진에 더 가까운 덩어리를 볼 수 있습니다.”
모든 큰 은하들은 은하의 중심에 SMBH를 갖는 것으로 여겨지지만, 그들 모두를 동반하는 뜨거운 가스 제트기가있는 것은 아닙니다. 이러한 제트의 존재는 은하 중심의 컴팩트 한 영역 인 AGN (Active Galactic Nucleus)과 관련이 있으며 라디오, 전자 레인지, 적외선, 광학, 자외선, X 선 및 감마선 방사선.
이 제트는 SMBH쪽으로 끌어 당겨지는 재료의 결과로, 일부는 뜨거운 가스 형태로 방출됩니다. 이 흐름의 재료는 빛의 속도에 가깝게 진행되며 흐름은 1 천만에서 1 천만년까지 활동합니다. 대부분의 경우, 제트는 몇 년마다 비교적 일관성이 있지만, 뜨거운 물질 덩어리를 추가로 뱉어냅니다.
OVRO 연구원들은 2010 년에 PKS 1413 + 135의 무선 방출이 1 년 동안 밝아졌다가 사라졌다가 다시 밝아 졌다는 것을 알게되었습니다. 2015 년에는 동일한 행동을 발견하고 자세한 분석을 수행했습니다. 다른 가능한 설명을 배제한 후, 블랙홀에서 2 개의 고속 물질 덩어리가 배출되어 전체적으로 밝게 빛났다 고 결론 지었다.
이 덩어리들은 제트를 따라 여행했고 그들이 관찰에 사용했던 중력 렌즈를 지나갈 때 확대되었습니다. 이 발견은 우연히 이루어졌으며, 수년간의 천문학적 연구의 결과였습니다. Caltech의 선임 연구 과학자이자 논문의 공동 저자 인 Timothy Pearson은 다음과 같이 설명했습니다.
“중력 렌즈의 존재를 가리키는 밝기의 대칭 감소로이 물체를 찾기 위해 수많은 은하계를 관찰했습니다. 우리는 이제 은하 핵을 확대하여 볼 수있는 유사한 물체를 찾기 위해 다른 모든 데이터를 열심히 검토하고 있습니다.”
국제 팀의 관찰에서 흥미로운 점은 그들이 사용한“렌즈”의 본질이었습니다. 과거에 과학자들은 거대한 렌즈 (즉, 전체 은하) 또는 단일별로 구성된 마이크로 렌즈에 의존했습니다. 그러나 Vedantham 박사와 Readhead 박사가 이끄는 팀은 그들이 약 10,000 태양 질량의“밀리-렌즈”라고 묘사 한 것에 의존했습니다.
이것은 중형 렌즈에 의존 한 역사상 최초의 연구 일 수 있습니다. 밀리 사이즈 렌즈의 장점 중 하나는 전체 광원을 차단하기에 충분히 크지 않기 때문에 작은 물체를 쉽게 발견 할 수 있다는 것입니다. 이 새로운 중력 렌즈 시스템을 사용하면 천문학 자들은 이전보다 약 100 배 작은 규모로 덩어리를 관찰 할 수있을 것으로 추정됩니다. 판독 헤드가 설명했듯이 :
“우리가보고있는 덩어리는 중앙 블랙홀과 매우 가까우며 아주 작습니다. 우리는 빛의 속도에 근접하여 움직이는이 작은 구성 요소들이 전경 나선 은하의 중력 렌즈에 의해 확대되고 있다고 생각합니다. 이것은 백만 분의 1 초의 호의 절묘한 해상도를 제공합니다. 이것은 지구에서 달의 소금 한 알을 보는 것과 같습니다.”
또한 연구원들은 렌즈 자체가 과학적으로 관심이 있다고 지적합니다. 단순한 이유 때문에이 질량 범위의 물체에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 따라서이 잠재적 인 성단은 일종의 실험실 역할을 할 수있어 연구원들은 중력 밀리-렌즈를 연구 할 수있을뿐만 아니라 활성 은하 핵으로부터 흐르는 핵 제트기의 명확한 시야를 제공 할 수 있습니다.
앞으로이 팀은 VLBI (Very-Long Baseline Interferometry)라는 다른 기술을 사용하여 연구 결과를 확인하고자합니다. 여기에는 PKS 1413 + 135 및 SMBH의 중앙에있는 상세한 이미지를 촬영하는 전 세계의 무선 망원경이 포함됩니다. 그들이 지금까지 관찰 한 것을 감안할 때,이 SMBH는 몇 년 안에 (2020 년까지) 또 다른 물질 덩어리를 뱉어 낼 것입니다.
Vedantham, Readhead 및 동료들은이 이벤트에 대비할 계획입니다. 이 다음 덩어리를 발견하면 최근 연구가 검증 될뿐만 아니라 관측을 수행하는 데 사용한 밀리 렌즈 기술도 검증됩니다. Readhead가 지적했듯이 "Owens Valley Radio Observatory와 같은 대학 천문대 없이는 이와 같은 연구를 할 수 없었습니다. 이곳에서 우리는 하나의 프로그램에만 큰 망원경을 바칠 시간이있었습니다."
이 연구는 NASA, 국립 과학 재단 (NSF), 스미소니언 연구소, 아카데미아 시니카, 핀란드 아카데미, 칠레 센트로 데 엑센 시아 엔 애스 트로피 시카이 테크놀로지스 아핀 (CATA)의 지원 덕분에 가능했습니다.
