Počas sedemdesiatych rokov vedci potvrdili, že rádiové emisie pochádzajúce z centra našej galaxie boli spôsobené prítomnosťou supermasívnej čiernej diery (SMBH). Nachádza sa asi 26 000 svetelných rokov od Zeme medzi súhvezdím Strelec a Škorpi, táto funkcia sa stala známou ako Strelec A *. Odvtedy astronómovia pochopili, že najväčšie galaxie majú vo svojom centre SMBH.
A čo viac, astronómovia sa dozvedeli, že čierne diery v týchto galaxiách sú obklopené masívnymi rotujúcimi torzami prachu a plynu, čo predstavuje energiu, ktorú vydávajú. Až donedávna však tím astronómov, používajúci Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), dokázal zachytiť obraz torusu rotujúceho prachu okolo supermasívnej čiernej diery M77.
Štúdia, ktorá podrobne uvádza ich zistenia, sa nedávno objavila v Astronomické listy v časopise pod názvom „ALMA odhaľuje nehomogénny kompaktný rotujúci hustý molekulárny torus v jadre NGC 1068“. Štúdiu uskutočnil tím japonských vedcov z Národného astronomického observatória Japonska pod vedením Masatoshiho Imanishiho s pomocou z univerzity Kagoshima.
Rovnako ako väčšina veľkých galaxií, aj M77 má aktívny galaktický jadro (AGN), v ktorom sa na jeho SMBH nahromadí prach a plyn, čo vedie k vyššej než normálnej svietivosti. Astronómovia sa už nejaký čas zmätili nad zvedavým vzťahom, ktorý existuje medzi SMBH a galaxiami. Zatiaľ čo mohutnejšie galaxie majú väčšie SMBH, hostiteľské galaxie sú stále 10 miliárd krát väčšie ako ich stredná čierna diera.
To prirodzene vyvoláva otázky o tom, ako by sa dva objekty mohutne odlišných mierok mohli navzájom priamo ovplyvniť. V dôsledku toho sa astronómovia snažili študovať AGN, aby určili, ako sa vyvíjajú galaxie a čierne diery. Kvôli štúdiu vykonal tím pozorovania stredného regiónu M77, špirálovej galaxie s obmedzeným pohybom, ktorá sa nachádzala asi 47 miliónov svetelných rokov od Zeme s vysokým rozlíšením.
Pomocou ALMA tím zobrazil oblasť okolo centra M77 a dokázal vyriešiť kompaktnú plynnú štruktúru s polomerom 20 svetelných rokov. Ako sa očakávalo, tím zistil, že kompaktná štruktúra sa otáčala okolo čiernej diery galaxie. Ako Masatoshi Imanishi vysvetlil v tlačovej správe ALMA:
„Na interpretáciu rôznych pozorovacích čŕt AGN astronómovia predpokladajú rotujúce špongiové štruktúry prašného plynu okolo aktívnych supermasívnych čiernych dier. Toto sa nazýva „jednotný model“ spoločnosti AGN. Prašná plynná šiška však má veľmi malý vzhľad. S vysokým rozlíšením ALMA teraz môžeme priamo vidieť štruktúru. “
V minulosti astronómovia pozorovali stred M77, ale doteraz nebol nikto schopný vyriešiť rotujúci torus v jeho strede. To bolo možné vďaka vynikajúcemu rozlíšeniu ALMA, ako aj výberu liniek molekulárnych emisií. Tieto emisné vedenia zahŕňajú kyanovodík (HCN) a formyl-ióny (HCO +), ktoré emitujú mikrovlny iba v hustom plyne, a oxid uhoľnatý - ktorý emituje mikrovlny za rôznych podmienok.
Pozorovania týchto emisných čiar potvrdili ďalšiu predpoveď tímu, a to, že torus bude veľmi hustý. „Predchádzajúce pozorovania odhalili predĺženie zaprášeného plynného torusu na východ a západ,“ povedal Imanishi. "Dynamika odhalená z našich údajov ALMA presne súhlasí s očakávanou rotačnou orientáciou torusu."
Ich pozorovania však naznačili, že distribúcia plynu okolo SMBH je zložitejšia, ako naznačuje jednoduchý unifikovaný model. Podľa tohto modelu by rotácia torusu sledovala gravitáciu čiernej diery; ale to, čo Imanishi a jeho tím našli, naznačujú, že plyn a prach v toruse tiež vykazujú znaky vysoko náhodného pohybu.
To by mohlo naznačovať, že AGN v centre M77 mala násilnú históriu, ktorá mohla v minulosti zahŕňať zlúčenie s malou galaxiou. Zjednodušene povedané, pozorovania tímu naznačujú, že galaktické fúzie môžu mať významný vplyv na to, ako sa tvoria a správajú AGN. V tomto ohľade ich pozorovania torpédov M77s už poskytujú stopy o histórii a vývoji galaxie.
Štúdium SMBH, hoci je intenzívne, je tiež veľmi náročné. Na jednej strane je najbližší SMBH (Sagitarrius A *) relatívne tichý a na neho narastá iba malé množstvo plynu. Zároveň sa nachádza v strede našej galaxie, kde je zakrytá zasahujúcim prachom, plynom a hviezdami. Astronómovia sú preto nútení hľadať ďalšie galaxie, aby študovali, ako SMBH a ich galaxie koexistujú.
A vďaka desaťročiam štúdia a zdokonaleniu prístrojového vybavenia začínajú vedci po prvý raz jasne vidieť tieto záhadné regióny. Tým, že ich astronómovia môžu podrobne študovať, získavajú cenné informácie o tom, ako by sa také masívne čierne diery a ich prstencové štruktúry mohli časom koexistovať s ich galaxiami.
