Интерферометр Очень Большого Телескопа Европейской Южной Обсерватории (ESO VLTI) наблюдал облако космической пыли в центре галактики Мессье 77, которое скрывает сверхмассивную черную дыру. Полученные данные подтвердили предсказания, сделанные около 30 лет назад, и дают астрономам новое представление об активных ядрах галактик, одних из самых ярких и загадочных объектов во Вселенной.
Активные галактические ядра (АЯГ) представляют собой чрезвычайно энергетические источники, работающие от сверхмассивных черных дыр и обнаруженные в центре некоторых галактик. Эти черные дыры питаются большими объемами космической пыли и газа. Перед тем, как поглотиться, этот материал движется по спирали к черной дыре, и в процессе высвобождается огромное количество энергии, часто затмевающей все звезды в галактике.
Астрономы интересовались АЯГ с тех пор, как они впервые обнаружили эти яркие объекты в 1950-х годах. Теперь, благодаря VLTI ESO, группа исследователей во главе с Виолетой Гамес Росас из Лейденского университета в Нидерландах сделала важный шаг к пониманию того, как они работают и как они выглядят вблизи. Результаты опубликованы сегодня в Nature .
Проведя необычайно подробные наблюдения за центром галактики Мессье 77, также известной как NGC 1068, Гамес Росас и ее команда обнаружили толстое кольцо космической пыли и газа, скрывающее сверхмассивную черную дыру. Это открытие предоставляет жизненно важные доказательства в поддержку теории 30-летней давности, известной как единая модель АЯГ.
Астрономы знают, что существуют разные типы АЯГ. Например, одни испускают всплески радиоволн, а другие нет; некоторые AGN ярко светятся в видимом свете, в то время как другие, такие как Мессье 77, более приглушены. Единая модель утверждает, что, несмотря на различия, все АЯГ имеют одинаковую базовую структуру: сверхмассивная черная дыра, окруженная толстым кольцом пыли.
Согласно этой модели, любое различие во внешнем виде между AGN связано с ориентацией, в которой мы видим черную дыру и ее толстое кольцо с Земли. Тип AGN, который мы видим, зависит от того, насколько кольцо закрывает черную дыру с нашей точки зрения, в некоторых случаях полностью скрывая ее.
Астрономы уже находили некоторые доказательства в поддержку единой модели, в том числе обнаружение теплой пыли в центре Мессье 77. Однако оставались сомнения относительно того, может ли эта пыль полностью скрыть черную дыру и, следовательно, объяснить, почему этот АЯГ светит менее ярко в видимом свете, чем другие.
«Настоящая природа пылевых облаков и их роль как в питании черной дыры, так и в определении того, как она выглядит с Земли, были центральными вопросами в исследованиях АЯГ за последние три десятилетия», — объясняет Гамес Росас. «Хотя ни один результат не решит все вопросы, которые у нас есть, мы сделали важный шаг в понимании того, как работают AGN».
Наблюдения стали возможными благодаря многоапертурному спектроскопическому эксперименту среднего инфракрасного диапазона (MATISSE), установленному на ESO VLTI, расположенном в пустыне Атакама в Чили. MATISSE объединил инфракрасный свет, собранный всеми четырьмя 8,2-метровыми телескопами Очень Большого Телескопа ESO (VLT), используя технику, называемую интерферометрией. Команда использовала MATISSE для сканирования центра Мессье 77, расположенного на расстоянии 47 миллионов световых лет в созвездии Кита.
«MATISSE может видеть широкий диапазон инфракрасных длин волн, что позволяет нам видеть сквозь пыль и точно измерять температуру. Поскольку VLTI, по сути, является очень большим интерферометром, у нас есть разрешение, чтобы увидеть, что происходит даже в галактиках. далеко как Мессье 77. Полученные нами изображения детализируют изменения температуры и поглощения пылевых облаков вокруг черной дыры», — говорит соавтор Уолтер Яффе, профессор Лейденского университета.
Объединив изменения температуры пыли (от примерно комнатной температуры до примерно 1200 градусов по Цельсию), вызванные интенсивным излучением черной дыры, с картами поглощения, команда создала подробную картину пыли и точно определила, где должна находиться черная дыра. Пыль — в толстом внутреннем кольце и более протяженном диске — с черной дырой, расположенной в ее центре, поддерживает единую модель. Команда также использовала данные массива Atacama Large Millimeter/submmillimeter Array, находящегося в совместном владении ESO, и массива очень длинной базовой линии Национальной радиоастрономической обсерватории для построения своей картины.
«Наши результаты должны привести к лучшему пониманию внутренней работы AGN», — заключает Гамес Росас. «Они также могут помочь нам лучше понять историю Млечного Пути, в центре которого находится сверхмассивная черная дыра, которая, возможно, была активной в прошлом».
Сейчас исследователи пытаются использовать VLTI ESO, чтобы найти больше подтверждающих доказательств единой модели AGN, рассмотрев большую выборку галактик.
Член команды Бруно Лопес, главный исследователь MATISSE в Обсерватории Лазурного Берега в Ницце, Франция, говорит: «Messier 77 — важный прототип AGN и прекрасная мотивация для расширения нашей программы наблюдений и оптимизации MATISSE для решения более широкой задачи. образец АЯГ».
Чрезвычайно большой телескоп ESO (ELT), который должен начать наблюдения в конце этого десятилетия, также поможет поискам, предоставив результаты, которые дополнят выводы команды и позволят им исследовать взаимодействие между AGN и галактиками.
Это исследование было представлено в статье «Тепловое изображение пыли, скрывающей черную дыру в активной галактике NGC 1068», которая появится в журнале Nature.
