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哈勃太空望远镜就像一个经验丰富的太空探索者，不断地带给人类有关宇宙的惊喜。在其近30年的运行过程中，它揭示了有关宇宙膨胀、年龄、银河系、超大质量黑洞(SMBHs)、其他恒星系统和系外行星以及太阳系行星的重要数据。  最近，一个使用哈勃望远镜的国际研究小组有了一个发现，这个发现非常惊人，而且完全出乎意料。在旋涡星系NGC 3147的中心，他们发现了一个旋转的薄圆盘状气体，它机器危险地靠近一个约有2.5亿个太阳质量的黑洞。这一发现完全出乎人们的意料，因为科学家认为这个黑洞太小，周围不可能有这样的结构。 NGC 3147距地球约1.3亿光年，是一个螺旋星系，其核心是一个相对较小的SMBH（超大质量黑洞）。根据目前的天文学理论，这种大小的黑洞不应该有一个圆盘围绕它旋转。然而，由于该圆盘的轨道离SMBH的视界如此之近，这不仅给天文学家提供了一个检验爱因斯坦狭义相对论和广义相对论理论的机会。  科学家表示，这是我们首次对一个如此接近黑洞的圆盘的详细观察，它离黑洞如此之近，以至于速度和引力强度正在影响光子的样子。如果不使用相对论，我们就无法理解这些数据。 因为在像NGC 3147这样的小星系中，没有足够的引力捕获物质来定期供给它们的SMBHs，以至于中间的黑洞变成了“营养不良的黑洞”。因此，它们所消耗的少量物质很可能膨胀，形成一个甜甜圈形状的环面，而不是变平成一个薄圆盘。 因此，在ngc3147中发现一个环绕黑洞的圆盘是令人匪夷所思的，这不得不让人人怀疑是否类似于在非常活跃的星系中心更大的SMBHs周围或许能发现的更强大的圆盘。  科学家兴奋地表示，这些观察结果尤其令人惊讶，因为研究小组最初选择NGC 3147是用来验证公认的星系模型。这些模型预测，当气体被SMBHs引力捕获时，就会形成吸积盘。当这些圆盘从黑洞的旋转速度中获得速度时，它们开始发出强烈的光，产生一种被称为类星体的明亮的核。然而，一旦进入圆盘的物质减少，它就开始分解，变得更离散而模糊。 当研究小组观察NGC 3147时，他们原本预期看到一个低亮度的活跃星系，其中有一个营养不良的黑洞。但是结果却看到了缩小了的类星体圆盘类型，我们没有预料到它的存在，它们的亮度是物体的1000倍甚至10万倍，这直接推翻了他们目前对非常微弱的活跃星系中气体动力学模型的预测。 如前所述，由于这个圆盘深深嵌在黑洞的强引力场中，气体圆盘发出的光遵循着爱因斯坦的广义相对论。爱因斯坦的广义相对论描述了在引力场存在下时空的曲率是如何改变的，黑洞所造成的引力场甚至可以影响光的行为，当然，这是由爱因斯坦的狭义相对论所描述的，姑且暂表不提。  根据科学家们对哈勃太空望远镜成像光谱仪(STIS)的观察，研究小组确定，圆盘中的物质以超过10%的光速运动。在这种极快的速度下，盘中的物质在一边向地球运动时似乎变亮，而在另一边加速时变暗，这种效应被称为相对论光束效应。 哈勃望远镜的观测还显示，这种气体是如此深嵌在黑洞的重力井中，以至于光的波长被严重拉长，使它看起来更红。有了Stis的高分辨率的高分辨率观测，研究小组能够隔离来自黑洞区域的微弱光线，并阻挡干扰光线。 而这一切都是哈勃的功劳，没有哈勃，科学家们就无法看到这些，因为黑洞区域的光度很低。星系中恒星的亮度比原子核中的任何物体都要亮。所以，如果你从地面上观察它，你就会被恒星的亮度所控制，而恒星的亮度掩盖了原子核发出的微弱辐射。 研究小组希望利用这一最新发现，利用哈勃望远镜在低亮度黑洞周围寻找类似的光盘。如果成功的话，这些发现将为天文学家提供更多的机会来验证相对论的作用。 |
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