Благодаря использованию массива телескопов ученым удалось впервые зафиксировать пылевое кольцо, окружающее сверхмассивную черную дыру в расположенной неподалеку галактике.
Галактика NGC 4151 находится сравнительно недалеко от Млечного Пути и во многом на него похожа. Это спиральная галактика с перемычкой и сверхмассивной черной дырой в активном центре, который благодаря его внешнему виду иногда называют Оком Саурона. Новые исследования в этой области дали возможность увидеть внутреннее кольцо пыли, окружающее черную дыру — структуру, которая была предсказана теорией, но ранее не наблюдалась. О данной работе сообщается в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.
В центре практически любой крупной галактики, как полагают ученые, находится сверхмассивная черная дыра, чья масса составляет миллионы или даже миллиарды масс Солнца. Так, масса сверхмассивной черной дыры в Млечном Пути оценивается более чем в четыре миллиона солнечных масс, а у NGC 4151 — от 2,5 миллиона до 30 миллионов солнечных масс. Эти черные дыры активно поглощают звезды, газ и пыль, оказавшиеся в непосредственной близости от них.
По мере падения вглубь гравитационной воронки вещество начинает закручиваться спиралью, его скорость и температура возрастают, формируя яркий аккреционный диск. Под воздействием магнитных полей из полюсов могут выбрасываться узкие, релятивистские струи частиц, известные как джеты, которые разгоняются почти до скорости света. Многие аспекты этих структур были описаны в теории и прогнозируются с помощью моделей. Тем не менее, непосредственно наблюдать газопылевые диски до сих пор не представлялось возможным, поскольку они слишком малы и зачастую скрыты плотным веществом.
Внешнее кольцо пыли, находящееся на значительном расстоянии от центра, не подвергается сильному нагреву. Это позволяет пылевым частицам, содержащим более тяжелые элементы, сохраняться в его составе. Кольцо излучает в инфракрасном спектре, и именно его наблюдали Макото Кишимото и его научная группа.
Для проведения исследований ученые использовали массив телескопов CHARA, расположенный в обсерватории Маунт-Вильсон. Галактика NGC 4151, известная как Око Саурона, оказалась весьма подходящим объектом для наблюдений благодаря ее относительно близкому расположению и яркому излучению из активного центра. Шесть телескопов CHARA, работая в режиме единого интерферометра, обеспечили возможность рассмотреть пылевое кольцо с невиданной ранее детализацией.
Соотношение малой полуоси к большей составляет 0,7, радиус оценивается в 0,03 парсека, а плоскость ориентирована перпендикулярно линии, исходящей из центра джета. Также наблюдения позволили выявить более разреженное внешнее облако пыли, окружающее центральное кольцо. Предположительно, это вещество распространяется к периферии под воздействием излучения и частиц, направленных вдоль джета.