Надмасивна чорна діра спіймана схованою в кільці космічного пилу

За допомогою Дуже великого телескопа-інтерферометра (VLTI) Європейської південної обсерваторії (ESO) помічено хмару космічного пилу в центрі галактики Мессьє 77, яка приховує надмасивну чорну діру. Результати підтвердили передбачення, зроблені близько 30 років тому, та дають астрономам нове уявлення про "активні галактичні ядра" - одні з найяскравіших та найзагадковіших об’єктів у Всесвіті.

Про це розповідають в Європейській південній обсерваторії, передають OstanniPodii.com.

Активні галактичні ядра (АГЯ) є надзвичайно енергійними джерелами, що підживлюються від надмасивних чорних дір і знаходяться в центрах деяких галактик. Ці чорні діри поглинають великі обсяги космічного пилу й газу. Перед тим як буде з’їдений, цей матеріал рухається по спіралі до чорної діри, і при цьому вивільняє величезну кількість енергії, яка часто засліплює всі зорі в галактиці.

Астрономів цікавлять АГЯ з тих пір, як вони вперше помітили ці яскраві об’єкти в 1950-х роках. Тепер, завдяки VLTI, команда дослідників на чолі з Віолетою Гамес Росас з Лейденського університету в Нідерландах зробила ключовий крок до розуміння того, як вони працюють та як виглядають зблизька. Результати були опубліковані 16 лютого в журналі Nature.

Здійснюючи надзвичайно детальні спостереження за центром галактики Мессьє 77, також відомої як NGC 1068, Гамес Росас та її команда виявили товсте кільце космічних пилу та газу, яке приховує надмасивну чорну діру. Це відкриття надає життєво важливі докази на підтримку теорії 30-річної давності, відомої як Уніфікована модель АГЯ.

Астрономи знають, що існують різні типи АГЯ. Наприклад, одні випускають сплески радіохвиль, а інші ні; деякі активні галактичні ядра яскраво сяють у видимому світлі, тоді як інші, як Messier 77, більш приглушені. Уніфікована модель стверджує, що, попри відмінності, всі АГЯ мають однакову основну структуру: надмасивну чорну діру, оточену товстим кільцем пилу.

Згідно з цією моделлю, будь-яка різниця у спостережуваних виглядах між АГЯ обумовлена орієнтацією, якою ми спостерігаємо чорну діру та її товсте кільце із Землі. Тип АГЯ, який ми бачимо, залежить від того, наскільки сильно кільце загороджує чорну діру з нашої точки зору, повністю приховуючи її в деяких випадках.

Астрономи й раніше знаходили певні докази на підтримку Уніфікованої моделі, включно з виявленням теплого пилу в центрі Messier 77. Однак залишалися сумніви щодо того, чи може цей пил повністю приховати чорну діру та, отже, пояснити, чому це АГЯ світить менш яскраво у видимому світлі, ніж інші.

«Справжня природа пилових хмар та їхня роль як у живленні чорної діри, так і у визначенні того, як вона виглядає із Землі, були центральними питаннями в дослідженнях АГЯ протягом останніх трьох десятиліть», — пояснює Гамес Росас. «Хоча один результат не вирішить усіх питань, які у нас є, ми зробили серйозний крок у розумінні того, як працюють АГЯ».

Спостереження стали можливими завдяки Мультиапертурному середньоінфрачервоному спектроскопічному експерименту (MATISSE), встановленому на VLTI, розташованому в пустелі Атакама в Чилі. MATISSE об’єднує інфрачервоне світло, зібране всіма чотирма 8,2-метровими телескопами Дуже великого телескопа (VLT), використовуючи техніку під назвою інтерферометрія. Команда застосувала MATISSE для сканування центру галактики Мессьє 77, розташованої на відстані 47 мільйонів світлових років від нас у сузір’ї Кита.

«MATISSE може спостерігати у широкому діапазоні довжин інфрачервоних хвиль, що дозволяє нам бачити крізь пил і точно вимірювати температуру. Оскільки VLTI насправді є дуже великим інтерферометром, у нас є роздільна здатність, яка дозволяє побачити те, що відбувається навіть у галактиках, таких віддалених, як Мессьє 77. Отримані нами зображення надають детальну інформацію про зміни температури та поглинання в пилових хмарах навколо чорної діри», – каже співавтор Вальтер Яффе, професор Лейденського університету.

Шляхом поєднання зміни температури пилу (від кімнатної температури до приблизно 1200 °C), викликані інтенсивним випромінюванням чорної діри, з картами поглинання, команда створила детальну картину розподілу пилу та точно вказала, де повинна знаходитися чорна діра. Пил — у вигляді товстого внутрішнього кільця та більш витягнутого диска — із чорною дірою, розташованою в центрі, відповідає Уніфікованій моделі. Команда також використала для побудови свого зображення дані Атакамського великого міліметрового/субміліметрового масиву, що належить ESO, та Антенного масиву дуже великої бази Національної радіоастрономічної обсерваторії.

«Наші результати повинні призвести до кращого розуміння внутрішньої роботи АГЯ», — підсумовує Гамес Росас. «Вони також можуть допомогти нам краще зрозуміти історію Чумацького Шляху, у центрі якого є надмасивна чорна діра, яка могла бути активною в минулому».

Тепер дослідники намагаються використовувати VLTI для знаходження більшої кількості підтверджених доказів Уніфікованої моделі АГЯ, розглянувши більшу вибірку галактик.

Член команди Бруно Лопес, науковий керівник MATISSE в Обсерваторії Лазурного берега в Ніцці, Франція, каже: «Messier 77 є важливим прототипом АГЯ та чудовою мотивацією для розширення нашої програми спостережень й оптимізації MATISSE для вивчення більшої вибірки АГЯ».

Надзвичайно великий телескоп (ELT), який має розпочати спостереження пізніше у цьому десятилітті, також допоможе пошуку та надасть результати, які доповнять висновки команди та дозволять досліджувати взаємодії між АГЯ та галактиками.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.