Сверхмассивные чёрные дыры, находящиеся в центрах некоторых галактик, иногда порождают так называемые активные галактические ядра (AGN) – сверхмощные источники излучения, своей светимостью зачастую превышающие светимость всех звёзд галактики вместе взятых. Огромные количества космической пыли и газов, находящихся в окрестностях чёрной дыры, двигаясь по спиральным траекториям с околосветовой скоростью, выделяют колоссальную энергию прежде, чем пересечь горизонт событий.
AGN вызывали неизменный интерес астрономов с момента их обнаружения в 1950-х. И только сейчас группе исследователей под руководством Виолеты Гамез Росас из Лейденского университета в Нидерландах удалось сделать решающий шаг к пониманию происходящих там процессов. Открытие коллектива ученых, опубликованное в журнале Nature, стало возможным благодаря инструменту VLTI.
В процессе исследования центра галактики Мессье 77 (NGC 1068), расположенной в 47 миллионах световых лет от нас в созвездии Кита. было обнаружено плотное газопылевое кольцо, внутри которого скрывается сверхмассивная чёрная дыра. Это открытие подтверждает выдвинутую 30 лет назад гипотезу Единой модели AGN.
Учёным известно о существовании нескольких типов AGN, отличающихся друг от друга характером и спектром излучения. Однако несмотря на эти различия, согласно Единой модели все AGN имеют одну и ту же природу: сверхмассивная чёрная дыра в окружении плотного газопылевого кольца.
В рамках Единой модели изменчивость наблюдаемых параметров AGN объясняется не различиями в их структуре, а исключительно ракурсом, под которым видны чёрная дыра и окружающий её пылевой диск, который иногда может полностью скрыть её от наблюдения.
Следует отметить, что свидетельства в пользу Единой модели астрономы находили и ранее. Несмотря на это, возможность полного перекрытия чёрной дыры газопылевым облаком ставилась под сомнение.
Истинная природа этих пылевых облаков, их роль как в подпитывании чёрной дыры веществом, так и в определении их видимости при наблюдении с Земли оставались центральными проблемами в исследованиях AGN на протяжении трёх последних десятилетий. И хоть единичный результат, конечно, не сможет дать ответ на все имеющиеся вопросы, мы сделали большой шаг к пониманию механизма работы AGN.
Виолета Гамез Росас
Исследования были выполнены с использованием данных, полученных мультиапертурным спектрографом среднего ИК-диапазона MATISSE, который установлен на VLTI в чилийской пустыне Атакама. Данный инструмент использует четыре телескопа комплекса VLT, диаметр каждого из которых составляет 8,2 метра. Их световые потоки суммируются.
MATISSE работает в инфракрасном диапазоне, Это позволяет производить точные измерения температуры объектов, находящихся внутри пылевых облаков. VLTI – очень большой интерферометр, и его разрешения достаточно, чтобы увидеть, что происходит даже в столь отдалённых галактиках, как Мессье 77. Совместный анализ данных об изменении температуры пыли облака (от комнатной до 1200 °C) и о характере поглощения излучения позволил исследователям построить подробную карту распределения плотности пыли внутри облака. Благодаря этому были определены координаты точки, в которой должна находиться чёрная дыра, а также конфигурация газопылевого облака. Полученные результаты полностью соответствуют Единой модели.
Наши результаты должны привести к лучшему пониманию внутренних процессов в активных ядрах галактик. А ещё они могут помочь нам лучше понять историю Млечного Пути – в его центре находится сверхмассивная чёрная дыра, которая могла быть активной в прошлом.
Виолетта Гамез Росас
В дальнейшем астрономы планируют продолжить исследования, чтобы найти новые подтверждения Единой теории на основе анализа данных, которые планируется получить в результате наблюдения за другими галактиками