С 1950-х годов астрономы знают, что в центрах некоторых галактик существуют активные галактические ядра. Это чрезвычайно энергичные источники, питаемые сверхмассивными черными дырами. Материалом вокруг центральной черной дыры вращается по спирали перед тем, как быть поглощенным. Недавно интерферометр Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории наблюдал толстое кольцо космической пыли в центре галактики M 77. Это облако закрывает сверхмассивную черную дыру в самом центре галактики.
Группа исследователей под руководством Виолеты Гамес Розас из Лейденского университета сделала открытие, которое является фундаментальным шагом к пониманию активных галактических ядер и предоставляет важные доказательства в поддержку 30-летней теории Единой модели АЯГ.
Ядро галактики, излучающее свет слабее, чем другие.
Активные галактические ядра различаются: одни выбрасывают радиовсплески, другие светятся в видимом свете, некоторые слабые, а другие излучают столько энергии, что заслоняют свет всех звезд галактики. Но Единая модель утверждает, что, несмотря на различия, все АЯГ имеют одинаковую базовую структуру: сверхмассивная черная дыра, окруженная кольцом пыли и газа. Что же тогда вызывает разное поведение АЯГ? Почему, например, ядро M 77 светится слабее остальных?
Согласно модели, различия в АЯГ зависят от наблюдаемой ориентации с Земли. Центральная сверхмассивная черная дыра M 77 скрыта кольцом пыли, делая ее полностью невидимой для нас. Гамес Росас поясняет:
Реальные характеристики пылевых облаков и их участие в питании черной дыры, а также влияние на её вид при наблюдении с Земли — ключевые темы исследований АЯГ за три десятилетия. Ни один результат не даёт полного ответа, но мы продвинулись в понимании механизмов работы АЯГ.
Команда исследователей применила прибор MATISSE для сканирования центра M 77, находящегося на расстоянии 47 миллионов световых лет от Земли. Эксперимент Multi AperTure Mid-Infrared SpectroScopic Experiment, установленный на VLTI в пустыне Атакама, использует интерферометрию для объединения инфракрасного света, собранного четырьмя 8,2-метровыми телескопами VLT. Благодаря способности видеть широкий диапазон инфракрасных длин волн MATISSE смог пройти сквозь кольцо космической пыли и точно измерить температуру.
«Имеющиеся у нас снимки детально показывают изменения температуры и заслонение пыльных масс вблизи чёрной дыры. — говорит соавтор исследования Вальтер Яффе, профессор Лейденского университета.
Команда воспользовалась данными ALMA и VLBA для уточнения изображения АЯГ в центре M 77. Объединив их с данными MATISSE, удалось изучить изменения температуры пыли под воздействием сильного излучения черной дыры. Температура колеблется от комнатной до около 1200 °C!
Карты поглощения, анализирующие поглощение света пылью (с последующим излучением в инфракрасном диапазоне), помогли рассчитать температуру области. С помощью этих карт исследователи составили детальную карту распределения пыли и определили местоположение черной дыры, что подтверждает Единую модель.
«Полученные нами результаты способны улучшить наше знание о функционировании АЯГ. «, — заключает Гамес Росас. «Они могут помочь лучше понять историю Млечного Пути, в центре которого находится сверхмассивная черная дыра, возможно, активная в прошлом. «.
Бруно Лопес, руководитель исследования MATISSE в обсерватории на Лазурном берегу в Ницце, заявляет: М-77 — важный прототип АЯГ, что служит прекрасной мотивацией для развития программы наблюдений и оптимизации MATISSE для обработки большего количества объектов. «.
Исследователи применяют VLTI для поиска доказательств Единой модели, исследуя другие галактики. В ближайшие десять лет появится Чрезвычайно большой телескоп, который также будет способствовать поискам. Это позволит изучить взаимодействие АЯГ с галактикой-хозяином, что даст новую информацию об этих объектах, одних из самых ярких и загадочных во Вселенной.
Журнал Nature опубликовал исследование, которое доступно для прочтения. .