Надмасивні чорні діри, що знаходяться в центрі деяких галактик, іноді породжують так звані активні галактичні ядра (AGN) – надпотужні джерела випромінювання, які своєю світністю часто перевищують світність всіх зір галактики, разом узятих. Величезна кількість космічного пилу і газів, що знаходяться в околі чорної діри, рухаючись спіральними траєкторіями з майже світловою швидкістю, виділяють колосальну енергію перш, ніж перетнути горизонт подій.

AGN викликали незмінний інтерес астрономів з моменту їх виявлення в 1950-х. І лише зараз групі дослідників під керівництвом Віолети Гамез Росас з Лейденського університету в Нідерландах вдалося зробити вирішальний крок до розуміння процесів, що там відбуваються. Відкриття колективу вчених, опубліковане в журналі Nature, стало можливим завдяки інструменту VLTI.

В процесі дослідження центру галактики Месьє 77 (NGC 1068), розміщеної в 47 мільйонах світлових років від нас в сузір’ї Кита, було виявлено щільне газопилове кільце, всередині якого ховається надмасивна чорна діра. Це відкриття підтверджує висунуту 30 років тому гіпотезу Єдиної моделі AGN.

Вченим відомо про існування кількох типів AGN, що відрізняються одне від одного характером та спектром випромінювання. Однак не дивлячись на ці відмінності, згідно Єдиної моделі всі AGN мають одну й ту саму природу: надмасивна чорна діра в оточенні щільного газопилового кільця.

В рамках Єдиної моделі мінливість спостережуваних параметрів AGN пояснюється не відмінностями в їх структурі, а виключно ракурсом, під яким ми спостерігаємо чорну діру і пиловий диск, що її оточує (який іноді може повністю приховувати її від спостерігача).

Варто відзначити, що свідчення на користь Єдиної моделі вчені знаходили й раніше. Але не дивлячись на це, можливість повного перекриття чорної діри газопиловою хмарою ставилася під сумнів.

Істина природа цих пилових хмар, їх роль як в підживленні чорної діри речовиною, так і визначенні їх видимості при спостереженні з Землі залишалися центральними проблемами в дослідженнях AGN протягом трьох останніх десятиліть. І хоча одиничний результат, певна річ, не може дати відповідь на всі питання, ми зробили великий крок до розуміння роботи AGN

Віолета Гамез Росас

Дослідження були виконані з використанням даних, отриманих мультиапертурним спектрографом середнього ІЧ-діапазону MATISSE, який встановлено на VLTI  в чилійській пустелі Атакама. Даний інструмент використовує чотири телескопи комплексу VLTI, діаметр кожного з яких становить 8,2 метри. Їх світлові потоки сумуються.

MATISSE працює в інфрачервоному діапазоні. Це дозволяє виконувати точні вимірювання температури об’єктів, що знаходяться всередині пилових хмар. VLTI – дуже великий інтерферометр, і його роздільної здатності достатньо, щоб побачити, що відбувається навіть в таких віддалених галактиках, як Мессьє 77. Сумісний аналіз даних про зміну температури пилу хмари (від кімнатної до 1200 °C) та про характер поглинання випромінювання дозволив дослідникам побудувати докладну карту розподілу щільності всередині хмари. Завдяки цьому були визначені координати точки, в якій повинна знаходитися чорна діра, а також конфігурація газопилової хмари. Отримані результати повністю відповідають Єдиній моделі.

Наші результати повинні привести до кращого розуміння внутрішніх процесів всередині активних ядер галактик. А ще вони можуть допомогти нам краще зрозуміти історію Чумацького Шляху – в його центрі теж знаходиться надмасивна чорна діра, яка могла бути активною в минулому.

Віолета Гамез Росас

В подальшому астрономи планують продовжити дослідження, щоб знайти нові підтвердження Єдиної теорії на підставі аналізу даних, які будуть отримані в результаті спостереження інших галактик.

Джерело