难题是，根据目前的天文学理论，这个圆盘不应该在那里。然而，如此接近黑洞的圆盘的意外存在为检验阿尔伯特·爱因斯坦的相对论提供了一个独特的机会。广义相对论把引力描述为空间的曲率，狭义相对论描述的是时间和空间的关系。

“我们从来没有在可见光下如此清晰地看到广义相对论和狭义相对论的影响，”位于马里兰州巴尔的摩市的欧洲航天局、太空望远镜科学研究所和约翰霍普金斯大学的马可·基亚伯格(Marco Chiaberge)说，他是哈勃研究小组的成员之一。

该研究的第一作者、意大利罗马第三大学的斯特凡诺·比安奇补充说:“这是对一个非常接近黑洞的圆盘的一次有趣的观察，距离黑洞如此之近，以至于引力的速度和强度都在影响光子的外观。”“除非我们把相对论包括在内，否则我们无法理解这些数据。”

某些星系(如NGC 3147)中的黑洞营养不良，因为没有足够的引力捕获的物质来定期喂养它们。所以，物质的薄雾像甜甜圈一样膨胀起来，而不是像煎饼状的圆盘一样平坦。因此，令人费解的是，为什么在NGC 3147中有一个薄圆盘围绕着一个饥饿的黑洞，它模仿了在极度活跃的星系中发现的更强大的圆盘，这些星系中有膨胀的巨型黑洞。

位于以色列海法的以色列理工学院(Technion-Israel Institute of Technology)的阿里·劳尔(Ari Laor)解释说:“我们认为这是证实在特定光度下吸积盘不再存在的最佳候选。”“我们看到的是完全出乎意料的事情。我们发现了运动中的气体产生的特征，我们只能解释为在非常靠近黑洞的薄圆盘上旋转的物质产生的。”

天文学家最初选择这个星系是为了验证关于低光度活跃星系的公认模型——那些黑洞的物质很少。模型预测，当大量气体被黑洞强大的引力吸引时，就会形成吸积盘。这些流入的物质会发出大量的光，在最充足的黑洞中产生一个明亮的灯塔，称为类星体。一旦吸进圆盘的物质减少，它就开始分解，变暗，并改变结构。

比安奇说:“我们看到的圆盘类型是一种缩小的类星体，我们没有预料到它会存在。”“这与我们在亮度高出1000倍甚至10万倍的物体中看到的圆盘类型相同。目前对非常微弱的活跃星系的气体动力学模型的预测显然是失败的。”

根据爱因斯坦的相对论，这个圆盘深深地嵌入了黑洞强烈的引力场，以至于从气体盘发出的光被改变了，这给了天文学家一个独特的视角来观察黑洞附近的动态过程。

哈勃望远镜观测到黑洞周围旋转的物质运动速度超过光速的10%。在这种极端的速度下，气体在向地球一侧移动时看起来会变亮，而在另一侧加速远离地球时则会变暗(这种效应被称为相对论光束)。哈勃的观测还表明，气体在引力井中根深蒂固，光线很难爬出来，因此看起来被拉长到更红的波长。黑洞的质量大约是2.5亿个太阳。

研究人员使用哈勃太空望远镜成像光谱仪(STIS)观察了圆盘深处旋转的物质。摄谱仪是一种诊断工具，它将来自物体的光分成许多单独的波长，以非常高精度地确定其速度、温度和其他特征。天文学家需要STIS的高分辨率来隔离来自黑洞区域的微弱光线，并阻挡污染的星光。

Chiaberge说:“没有哈勃，我们不可能看到这一点，因为黑洞区域的亮度很低。”“星系中恒星的亮度比核心中的任何东西都要亮。所以如果你从地面观察它，你会被恒星的亮度所主导，这掩盖了原子核发出的微弱辐射。”

研究小组希望利用哈勃望远镜在类似活跃星系的低瓦数黑洞周围寻找其他非常紧凑的圆盘。

该团队的论文将于今天在网上发表皇家天文学会月刊。

参与这项研究的国际天文学家团队包括Stefano Bianchi(意大利罗马第三大学);Robert Antonucci(加州大学圣巴巴拉分校);亚历山德罗·卡佩蒂(INAF -都灵天文天文台，都灵皮诺，意大利);Marco Chiaberge(太空望远镜科学研究所和约翰霍普金斯大学，马里兰州巴尔的摩);Ari Laor(以色列理工学院，以色列海法);洛雷达纳·巴萨尼(意大利博洛尼亚国际空军/国际空军基金会);弗朗西斯科·卡雷拉(csic -坎塔布里亚大学，西班牙桑坦德);Fabio La Franca, Andrea Marinucci, Giorgio Matt和Riccardo Middei(意大利罗马第三大学);Francesca Panessa(意大利罗马国际天文与行星研究所)。