Астрономите гледат поничка, която се върти около супермасивна черна дупка

Астрономите са засекли торус, въртящ се около свръхмасивната черна дупка в центъра на спиралната галактика Messier 77, събирайки наблюдения, които могат да хвърлят светлина защо съществуват тези странни структури.

Този мащабен анимационен филм показва свръхмасивна черна дупка заедно със свитата от газообразен диск, облаци и струи, общо известни като активно галактическо ядро ​​(AGN). Торът е ключов за обяснението как един и същ обект може да изглежда различно от различни ъгли. Квазарът, който изглежда блестящ, когато се гледа с лице, се превръща в слаб, когато се гледа през тора му на прашен газ.
СМ Ури и П. Падовани

От автомобилни гуми до замразени с шоколад понички до безкрайни шалове, торът е сравнително често срещана форма в съвременния живот. Но същото може да се каже и за природата, където кълбовидните форми и тънките дискове са далеч по-типични.

Ето защо торът е една от по-поразителните характеристики на активните галактически ядра (AGN). В AGN свръхмасивни черни дупки се провисват на газ, който се загрява, докато той излъчва по-ярко от цялата приемна галактика. Но десетилетия на косвените данни показват, че тези светещи бехемоти често се крият зад тлъст, прашен торус. За да се обяснят наблюденията, торът трябва да покрива половината от небето на AGN, което означава, че трябва да е приблизително толкова мазен, колкото е висок - някъде около 3 светлинни години и за двете измерения.

Такава структура трябва да се срути на диск в рамките на десетки хиляди години. Вместо това те очевидно стоят около 100 милиона години - а астрономите все още не знаят защо.

Това започва да се променя с наблюдения на Messier 77 (M77, известен още като NGC 1068), черна дупка, 10 милиона пъти по-голяма от масата на Слънцето, която е частично скрита от обкръжаващия му торус. Големият милиметър / субмилиметров масив Atacama (ALMA), високо в пустинята Атакама в Чили, може да изобрази самия торус, улавяйки въртящите се, изтичащите и бурните движения на неговия газ.

ALMA улавя гъст газ (вмъкване) в центъра на спиралната галактика Messier 77 (фон), както е изобразен от космическия телескоп Хъбъл. Структурата, подобна на подкова, обхваща 1400 светлинни години, а централното място - торът на AGN - е широк 40 светлинни години. В червата червено означава излъчване от формилни йони (HCO +), а зелено означава емисии от молекули на водородния цианид (HCN).
Вмъкване: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Imanishi et al. Предистория: космически телескоп Хъбъл на НАСА / ESA & A. van der Hoeven

През 2016 г. Сантяго Гарсия-Бурило (Националната астрономическа обсерватория на Мадрид) и Джак Галимор (Университета в Бъкнел) ръководиха екипи, отчитащи ALMA наблюдения на М77, които надникват в ядрото на галактиката. И двата екипа използваха молекули въглероден оксид, за да проследят значително по-изобилния (но по-труден за наблюдение) молекулен водороден газ. Докато екипът на Гарсия-Бурило улавя турбулентност в тора, групата на Галимор улови отлив, който вероятно идва от диска за нарастване, който издухва (и издува) тора.

Сега Масатоши Иманиши (Националната астрономическа обсерватория на Япония) и колегите са представили тора на М77 с още по-големи детайли, с изображения два пъти по-остри от предишните. Резултатите се появяват в Astrophysical Journal Letters .

Екипът измери цианид на водород - докато е отровна киселина на Земята, той служи като проследяващ гъст водороден газ в космоса. Тъй като техните наблюдения следват по-гъсти газове, те са в състояние да улавят въртеливите движения на тора. 40-те лека светлина през годината обикалят свръхмасивната черна дупка с приблизително 10 километра в секунда (20 000 мили / ч).

Това изображение показва газ, движещ се около супермасивната черна дупка на M77. Газът, който се движи към нас, е показан в синьо, а това, което се отдалечава от нас, е в червено. Въртенето на газ е центрирано около черната дупка (невиждана).
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Imanishi et al.

По-нататъшният анализ обаче показва, че торът има много повече от въртенето - техните наблюдения са в съответствие с предишните резултати, показващи други движения (турбулентност и отливи), които поддържат тора.

"ALMA върши фантастична работа, разкривайки тайните на NGC 1068, а наблюденията само се подобряват", казва Галимор.