Международная группа астрономов, наблюдая за галактикой Мессье 77, обнаружила сверхмассивную черную дыру именно там, где предсказывает единая модель формирования активных ядер галактик. Новые сведения не только подтверждают точность модели, но и дают возможность лучше разобраться в устройстве и механизме образования излучения в центре подобных галактик.
Активные ядра галактик — это чрезвычайно мощные источники излучения, расположенные в центрах некоторых галактик. Наиболее вероятное объяснение этих явлений — сверхмассивная черная дыра в центре каждой активной галактики. Черные дыры поглощают большие объемы космической пыли и газа из аккреционного диска. В процессе высвобождается огромное количество энергии, проявляющееся в повышенной интенсивности излучения (особенно в рентгеновском диапазоне), часто затмевающем все звезды в галактике.
Международная группа астрономов во главе с Виолетой Гамес Росас из Лейденского университета наблюдала за активным ядром галактики Мессье 77, расположенной в созвездии Кита на расстоянии 47 миллионов световых лет. Данные, полученные с помощью интерферометра Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO VLT) и многоапертурного спектроскопа среднего инфракрасного диапазона (MATISSE), позволили изучить устройство и механизм формирования излучения активных ядра галактик.
MATISSE способен регистрировать широкое разнообразие инфракрасных длин волн, что даёт возможность видеть сквозь пыль галактик и точно определять температуру. Благодаря тому, что VLT по своей сути является очень большим интерферометром, разрешение достаточно для наблюдения даже таких удалённых галактик, как Мессье 77. Полученные изображения показывают изменения температуры и поглощения пылевых облаков вокруг черной дыры, – комментирует работу соавтор исследования Уолтер Яффе, профессор Лейденского университета.
Изучив центр галактики Мессье 77 (NGC 1068) в среднем инфракрасном диапазоне, Гамес Росас и ее соратники уточнили распределение температуры в толстом кольце космической пыли и газа, скрывающем сверхмассивную черную дыру.
Наблюдения дали возможность точно установить местоположение АЯГ, которое отличается от ранее полученных результатов. Новое положение АЯГ согласуется с прогнозами единой модели его образования.
Астрономы выделяют несколько типов активных ядра галактик: лацертиды, квазары, блазары, а также активные ядра в сейфертовских и радиогалактиках. Некоторые из них излучают мощные всплески радиоволн, другие характеризуются непрерывным спектром во всех диапазонах электромагнитного излучения. А некоторые, например Мессье 77, в оптическом диапазоне ничем не отличаются от обычных спиральных галактик.
Единая модель утверждает, что, невзирая на существенные отличия, все астрономические галактики обладают одинаковой основой: сверхмассивной черной дырой в центре, окруженной густым кольцом газа и пыли. Различия в наблюдаемых данных объясняются лишь положением плоскости галактик относительно наблюдателя на Земле — она может быть направлена к нам ребром, плоскостью или повернута под определенным углом.
Астрономы ранее находили некоторые доказательства в поддержку единой модели, например после обнаружения горячей пыли, образующей кольцеобразную излучающую область в центре Мессье 77. Оставались сомнения: может ли эта пыль полностью скрыть черную дыру и объяснить, почему этот АЯГ светит менее ярко в видимом диапазоне, чем другие? Новая работа отчасти рассеивает эти сомнения.
Наши результаты должны привести к лучшему пониманию внутренней структуры и работы АЯГ. Эти выводы также могут помочь нам лучше понять историю Млечного Пути, центр которого представляет собой сверхмассивную черную дыру — возможно, активную в прошлом.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.