Дослідники випадково натрапили на спосіб вимірювання розмірів акреційних дисків пилу, газу і плазми, що оточують чорні діри.
Вперше вчені змогли визначити розміри масивного акреційного диска в галактиці III Zw 002, яка знаходиться на відстані близько 22 млн світлових років від Землі. Радіус акреційного диска навколо III Zw 002 становить близько 52,4 світлового дня, що в 9 000 разів перевищує відстань від Землі до Сонця. Дослідження проводили в ближньому інфрачервоному діапазоні. Це допомогло визначити радіус диска, який оточує надмасивну чорну діру (НМЧД) з масою, яка в сотні мільйонів разів перевищує сонячну.
Зазвичай матеріал, що оточує чорну діру, складно спостерігати в телескопи, тому, що він знаходиться на досить великій відстані і не видно в деталях, незважаючи на яскраве світіння і розміри акреційних дисків. Замість прямого спостереження матеріалу, вчені проаналізували світло, яке приходить до нас від галактики з чорною дірою, на предмет специфічних ознак, що вказують на присутність акреційного диска.
На цій діаграмі показано, як акреційний диск чорної діри створює стандартний подвійний інфрачервоний пік. Зображення надано: NOIRLab / NSF / AURA / П. Маренфельд
Одна з таких ознак — подвійний пік в спектрі випромінювання. Він виникає через обертання акреційного диска. Коли збуджений атом втрачає енергію, він випускає випромінювання, частота якого залежить від типу атома. Кожен елемент акреційного диска створює два піки в спектрі випромінювання.
Автори нового дослідження змогли виявити два подвійних піки, і вони обидва відбуваються в області широких ліній акреційного диска, набагато далі від чорної діри. Це перше виявлення подвійних піків в цій області і перше використання ближнього інфрачервоного діапазону для таких спостережень.
Примітно, що коли дослідники зробили відкриття, вони не шукали другу подвійну смугу навколо III Zw 002. Замість цього команда збирала дані, щоб підтвердити наявність акреційного диска, який вперше виявили в 2003 році.
Для отримання нових даних дослідники використовували спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону Gemini (GNIRS) телескопа Gemini North на Гаваях. GNIRS вимірює трохи більш широкий діапазон довжин хвиль, ніж звичайне інфрачервоне світло, і може одночасно виявляти випромінювання на різних довжинах хвиль, що дозволило команді виявити другий подвійний пік.
Результати дослідження опубліковані в журналі The Astrophysical Journal Letters.