4.8K
Наблюдения массивом телескопов ALMA отобразили вращающиеся газопылевое уплотнение вокруг активной сверхмассивной черной дыры. Существование таких вращающихся «пончиков» впервые было предположено несколько десятилетий назад. Первое ясное подтверждение теории стало важным шагом в понимании коэволюции сверхмассивных черных дыр и их галактик-хозяев.
Почти все галактики скрывают чудовищные черные дыры в своих центрах. Исследователи давно знают: чем массивнее галактика, тем массивнее центральная черная дыра. Все же галактики-хозяева в 10 миллиардов раз больше своих центральных черных дыр. Двум объектам таких совершенно разных масштабов трудно напрямую влиять друг на друга. Так как же могло развиваться такое отношение?
Стремясь решить проблему, команда астрономов использовала высокое разрешение ALMA для наблюдения за центром спиральной галактики M77. Центральная область M77 является «активным галактическим ядром» или AGN. Это означает, что вещество энергично падает в центральную сверхмассивную черную дыру и испускает интенсивное излучение. AGN могут сильно влиять на окружающую среду, поэтому они важны для решения тайны совместной эволюции галактик и черных дыр.
Галактика Млечный Путь, в которой мы живем, также имеет сверхмассивную черную дыру в своем центре. Однако эта черная дыра находится в очень спокойном состоянии, поэтому, чтобы подробно исследовать AGN, астрономам необходимо наблюдать центры далеких галактик. Команда отобразила область вокруг сверхмассивной черной дыры в M77 и определила компактную газовую структуру с радиусом 20 световых лет. Как и ожидалось астрономы обнаружили, что образование вращается вокруг черной дыры.
«Чтобы интерпретировать различные наблюдательные особенности AGN, астрономы предположили, что вокруг активных сверхмассивных черных дыр присутствуют вращающиеся структуры пылевого газа. Тем не менее, газопылевой пончик оказался крошечным, но с высоким разрешением ALMA мы смогли непосредственно рассмотреть его», – пояснил Масатоши Иманиши из Национальной астрономической обсерватории Японии, ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal Letters.
Многие астрономы уже наблюдали центр M77, но никогда вращение газопылевого уплотнения вокруг черной дыры не было видно так ясно. Молекулярные эмиссионные линии стали ключом к выявлению структуры тора. Команда наблюдала специфическое излучение молекул цианида водорода (HCN) и катионов формила (HCO+). Эти молекулы излучают микроволны только в плотном газе, тогда как более часто наблюдаемый монооксид углерода (СО) излучает микроволны в различных условиях. Образования вокруг AGN считаются очень плотными, и стратегия команды оказалась на высоте.
Интересно, что распределение газа вокруг сверхмассивной черной дыры намного сложнее, чем предлагает простая унифицированная модель. Тор имеет асимметрию, и вращение не только следует за гравитацией черной дыры, но также содержит высоко случайное движение. Эти факты могут свидетельствовать о сложной истории AGN, которая может включать слияние с небольшой галактикой.