哈勃太空望遠(yuǎn)鏡就像一個經(jīng)驗豐富的太空探索者，不斷地帶給人類有關(guān)宇宙的驚喜。在其近30年的運(yùn)行過程中，它揭示了有關(guān)宇宙膨脹、年齡、銀河系、超大質(zhì)量黑洞(SMBHs)、其他恒星系統(tǒng)和系外行星以及太陽系行星的重要數(shù)據(jù)。

最近，一個使用哈勃望遠(yuǎn)鏡的國際研究小組有了一個發(fā)現(xiàn)，這個發(fā)現(xiàn)非常驚人，而且完全出乎意料。在旋渦星系NGC 3147的中心，他們發(fā)現(xiàn)了一個旋轉(zhuǎn)的薄圓盤狀氣體，它機(jī)器危險地靠近一個約有2.5億個太陽質(zhì)量的黑洞。這一發(fā)現(xiàn)完全出乎人們的意料，因為科學(xué)家認(rèn)為這個黑洞太小，周圍不可能有這樣的結(jié)構(gòu)。

NGC 3147距地球約1.3億光年，是一個螺旋星系，其核心是一個相對較小的SMBH（超大質(zhì)量黑洞）。根據(jù)目前的天文學(xué)理論，這種大小的黑洞不應(yīng)該有一個圓盤圍繞它旋轉(zhuǎn)。然而，由于該圓盤的軌道離SMBH的視界如此之近，這不僅給天文學(xué)家提供了一個檢驗愛因斯坦狹義相對論和廣義相對論理論的機(jī)會。

科學(xué)家表示，這是我們首次對一個如此接近黑洞的圓盤的詳細(xì)觀察，它離黑洞如此之近，以至于速度和引力強(qiáng)度正在影響光子的樣子。如果不使用相對論，我們就無法理解這些數(shù)據(jù)。

因為在像NGC 3147這樣的小星系中，沒有足夠的引力捕獲物質(zhì)來定期供給它們的SMBHs，以至于中間的黑洞變成了“營養(yǎng)不良的黑洞”。因此，它們所消耗的少量物質(zhì)很可能膨脹，形成一個甜甜圈形狀的環(huán)面，而不是變平成一個薄圓盤。

因此，在ngc3147中發(fā)現(xiàn)一個環(huán)繞黑洞的圓盤是令人匪夷所思的，這不得不讓人人懷疑是否類似于在非?；钴S的星系中心更大的SMBHs周圍或許能發(fā)現(xiàn)的更強(qiáng)大的圓盤。

科學(xué)家興奮地表示，這些觀察結(jié)果尤其令人驚訝，因為研究小組最初選擇NGC 3147是用來驗證公認(rèn)的星系模型。這些模型預(yù)測，當(dāng)氣體被SMBHs引力捕獲時，就會形成吸積盤。當(dāng)這些圓盤從黑洞的旋轉(zhuǎn)速度中獲得速度時，它們開始發(fā)出強(qiáng)烈的光，產(chǎn)生一種被稱為類星體的明亮的核。然而，一旦進(jìn)入圓盤的物質(zhì)減少，它就開始分解，變得更離散而模糊。

當(dāng)研究小組觀察NGC 3147時，他們原本預(yù)期看到一個低亮度的活躍星系，其中有一個營養(yǎng)不良的黑洞。但是結(jié)果卻看到了縮小了的類星體圓盤類型，我們沒有預(yù)料到它的存在，它們的亮度是物體的1000倍甚至10萬倍，這直接推翻了他們目前對非常微弱的活躍星系中氣體動力學(xué)模型的預(yù)測。

如前所述，由于這個圓盤深深嵌在黑洞的強(qiáng)引力場中，氣體圓盤發(fā)出的光遵循著愛因斯坦的廣義相對論。愛因斯坦的廣義相對論描述了在引力場存在下時空的曲率是如何改變的，黑洞所造成的引力場甚至可以影響光的行為，當(dāng)然，這是由愛因斯坦的狹義相對論所描述的，姑且暫表不提。

根據(jù)科學(xué)家們對哈勃太空望遠(yuǎn)鏡成像光譜儀(STIS)的觀察，研究小組確定，圓盤中的物質(zhì)以超過10%的光速運(yùn)動。在這種極快的速度下，盤中的物質(zhì)在一邊向地球運(yùn)動時似乎變亮，而在另一邊加速時變暗，這種效應(yīng)被稱為相對論光束效應(yīng)。

哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測還顯示，這種氣體是如此深嵌在黑洞的重力井中，以至于光的波長被嚴(yán)重拉長，使它看起來更紅。有了Stis的高分辨率的高分辨率觀測，研究小組能夠隔離來自黑洞區(qū)域的微弱光線，并阻擋干擾光線。

而這一切都是哈勃的功勞，沒有哈勃，科學(xué)家們就無法看到這些，因為黑洞區(qū)域的光度很低。星系中恒星的亮度比原子核中的任何物體都要亮。所以，如果你從地面上觀察它，你就會被恒星的亮度所控制，而恒星的亮度掩蓋了原子核發(fā)出的微弱輻射。

研究小組希望利用這一最新發(fā)現(xiàn)，利用哈勃望遠(yuǎn)鏡在低亮度黑洞周圍尋找類似的光盤。如果成功的話，這些發(fā)現(xiàn)將為天文學(xué)家提供更多的機(jī)會來驗證相對論的作用。