哈勃太空望遠(yuǎn)鏡就像一個(gè)經(jīng)驗(yàn)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(gè)使用哈勃望遠(yuǎn)鏡的國(guó)際研究小組有了一個(gè)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)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(gè)旋轉(zhuǎn)的薄圓盤狀氣體，它機(jī)器危險(xiǎn)地靠近一個(gè)約有2.5億個(gè)太陽質(zhì)量的黑洞。這一發(fā)現(xiàn)完全出乎人們的意料，因?yàn)榭茖W(xué)家認(rèn)為這個(gè)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(gè)螺旋星系，其核心是一個(gè)相對(duì)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(gè)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(gè)檢驗(yàn)愛因斯坦狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論理論的機(jī)會(huì)。

科學(xué)家表示，這是我們首次對(duì)一個(gè)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(duì)論，我們就無法理解這些數(shù)據(jù)。

因?yàn)樵谙馧GC 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(yíng)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(gè)甜甜圈形狀的環(huán)面，而不是變平成一個(gè)薄圓盤。

因此，在ngc3147中發(fā)現(xiàn)一個(gè)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?yàn)檠芯啃〗M最初選擇NGC 3147是用來驗(yàn)證公認(rèn)的星系模型。這些模型預(yù)測(cè)，當(dāng)氣體被SMBHs引力捕獲時(shí)，就會(huì)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(shí)，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(shí)，他們?cè)绢A(yù)期看到一個(gè)低亮度的活躍星系，其中有一個(gè)營(yíng)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(duì)非常微弱的活躍星系中氣體動(dòng)力學(xué)模型的預(yù)測(cè)。

如前所述，由于這個(gè)圓盤深深嵌在黑洞的強(qiáng)引力場(chǎng)中，氣體圓盤發(fā)出的光遵循著愛因斯坦的廣義相對(duì)論。愛因斯坦的廣義相對(duì)論描述了在引力場(chǎng)存在下時(shí)空的曲率是如何改變的，黑洞所造成的引力場(chǎng)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(duì)論所描述的，姑且暫表不提。

根據(jù)科學(xué)家們對(duì)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(dòng)。在這種極快的速度下，盤中的物質(zhì)在一邊向地球運(yùn)動(dòng)時(shí)似乎變亮，而在另一邊加速時(shí)變暗，這種效應(yīng)被稱為相對(duì)論光束效應(yīng)。

哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)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(zhǎng)被嚴(yán)重拉長(zhǎng)，使它看起來更紅。有了Stis的高分辨率的高分辨率觀測(cè)，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?yàn)楹诙磪^(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(huì)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(huì)來驗(yàn)證相對(duì)論的作用。