През 70-те години учените потвърждават, че радиоемисиите, идващи от центъра на нашата галактика, се дължат на наличието на Супермасивна черна дупка (SMBH). Разположен на около 26 000 светлинни години от Земята между съзвездието Стрелец и Скорпий, тази характеристика стана известна като Стрелец А *. От това време астрономите разбраха, че повечето масивни галактики имат SMBH в центъра си.
Нещо повече, астрономите научиха, че черните дупки в тези галактики са заобиколени от масивни въртящи се торове от прах и газ, което е причината за енергията, която излагат. Едва наскоро екип от астрономи, използвайки Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), успяха да заснемат изображение на въртящия се прашен газов торус около свръхмасивната черна дупка на M77.
Проучването, което подробно описва техните открития, се появи наскоро в Писма за астрономически журнал под заглавието „ALMA разкрива нехомогенен компактен въртящ се плътен молекулен торус при NGC 1068 нуклеус“. Изследването е проведено от екип от японски изследователи от Националната астрономическа обсерватория на Япония - ръководен от Масатоши Иманиши - с помощта на университета в Кагошима.
Подобно на повечето масивни галактики, M77 има активен галактически нуклеус (AGN), където прахът и газът се натрупват върху неговата SMBH, което води до по-висока от нормалната светимост. От известно време астрономите озадачават любопитната връзка, която съществува между SMBH и галактики. Докато по-масивните галактики имат по-големи SMBH, хостващите галактики все още са 10 милиарда пъти по-големи от тяхната централна черна дупка.
Това естествено повдига въпроси за това как два обекта с много различни мащаби биха могли да влияят пряко един върху друг. В резултат на това астрономите са се опитали да проучат AGN, за да определят как съвместно се развиват галактики и черни дупки. За целите на своето проучване екипът проведе наблюдения с висока резолюция на централния район на M77, преградена спирална галактика, разположена на около 47 милиона светлинни години от Земята.
Използвайки ALMA, екипът засне зоната около центъра на M77 и успя да разреши компактна газообразна структура с радиус 20 светлинни години. Както се очакваше, екипът откри, че компактната структура се върти около централната черна дупка на галактиките. Както Масатоши Иманиши обясни в прессъобщение на ALMA:
„За да интерпретират различни наблюдателни характеристики на AGNs, астрономите са предположили въртящи се понички структури от прашен газ около активни свръхмасивни черни дупки. Това се нарича „унифициран модел“ на AGN. Прашната газообразна поничка обаче е много мъничка на външен вид. С високата разделителна способност на ALMA, сега можем директно да видим структурата. “
В миналото астрономите са наблюдавали центъра на M77, но никой не е успял да разреши въртящия се торус в неговия център досега. Това стана възможно благодарение на превъзходната разделителна способност на ALMA, както и избора на линии за молекулярни емисии. Тези линии за емисии включват циановодород (HCN) и формилни йони (HCO +), които отделят микровълни само в гъст газ, и въглероден оксид - който излъчва микровълни при различни условия.
Наблюденията на тези емисионни линии потвърдиха още едно прогнозиране на екипа, което беше, че торът ще бъде много плътен. „Предишни наблюдения разкриха удължаването на изток-запад на прашния газообразен торус“, каза Иманиши. „Динамиката, разкрита от нашите данни за ALMA, съвпада точно с очакваната ротационна ориентация на тора.“
Въпреки това, техните наблюдения показват също, че разпределението на газ около SMBH е по-сложно от това, което предлага прост унифициран модел. Според този модел въртенето на тора би следвало гравитацията на черната дупка; но това, което Иманиши и неговият екип откриха, посочиха, че газът и прахът в тора също показват признаци на силно произволно движение.
Това може да е индикация, че AGN в центъра на M77 има бурна история, която може да включва сливане с малка галактика в миналото. Накратко, наблюденията на екипа показват, че галактическите сливания могат да окажат значително влияние върху начина на формиране и поведение на AGN. В това отношение техните наблюдения върху тора на M77 вече дават улики за историята и еволюцията на галактиката.
Проучването на SMBHs, макар и интензивно, също е много предизвикателно. От една страна, най-близкият SMBH (Sagitarrius A *) е сравнително тих, като само малко количество газ се отделя върху него. В същото време тя се намира в центъра на нашата галактика, където е затъмнена от намеса от прах, газ и звезди. Като такива астрономите са принудени да потърсят други галактики, за да проучат как SMBH и техните галактики съществуват съвместно.
И благодарение на десетилетия на изучаване и подобрения в инструментариума, учените започват да придобиват ясна представа за тези мистериозни региони за първи път. Като успяват да ги изучат подробно, астрономите придобиват и ценна представа за това как такива масивни черни дупки и техните пръстени структури могат да съжителстват с техните галактики във времето.
