Astronomové sledují koblihu, která se otáčí kolem supermasivní černé díry

Astronomové detekovali torus rotující kolem supermasivní černé díry ve středu spirálové galaxie Messier 77, shromažďující pozorování, která mohou vrhnout světlo na to, proč tyto podivné struktury existují.

Tato karikatura, která není v měřítku, ukazuje superhmotnou černou díru spolu se svou družinou plynných disků, mraků a proudů, které jsou obecně známé jako aktivní galaktické jádro (AGN). Torus je klíčem k vysvětlení toho, jak může stejný objekt vypadat odlišně od různých úhlů. Kvasar, který se zdá být brilantní při pohledu tváří v tvář, při pohledu skrz jeho torus zaprášeného plynu zmizí.
CM Urry a P. Padovani

Od pneumatik automobilů po čokoládové koblihy až po šátky do nekonečna, torus je v moderním životě relativně běžným tvarem. Totéž však nelze říci o přírodě, kde jsou mnohem typičtější kulovité tvary a tenké disky.

To je důvod, proč je torus jednou z nejpozoruhodnějších vlastností aktivních galaktických jader (AGN). V AGN supermasivní černé díry škrtí na plyn, který se zahřívá, dokud nevyzařuje jasněji než celá hostitelská galaxie. Ale desetiletí nepřímých údajů ukazují, že tyto světelné monstra se často schovávají za tlustý prašný torus. Abychom vysvětlili pozorování, musí torus pokrýt polovinu oblohy AGN, což znamená, že musí být zhruba stejně tlustý jako vysoký - někde kolem 3 světelných let pro obě dimenze.

Taková struktura by se měla zhroutit na disk během desítek tisíc let. Místo toho se zjevně drží 100 milionů let - a astronomové stále nevědí proč.

To se začíná měnit pozorováním Messier 77 (M77, alias NGC 1068), černé díry 10 miliónů hmotností Slunce, která je částečně zakryta obklopujícím torusem. Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), vysoko v poušti Atacama v Chile, může zobrazovat torus sám, zachycovat rotující, odtokové a turbulentní pohyby jeho plynu.

ALMA zachytil hustý plyn (vsazený) ve středu spirálové galaxie Messier 77 (pozadí), jak je zobrazen Hubbleovým vesmírným dalekohledem. Struktura podobná podkově přesahuje 1 400 světelných let a centrální bod - torus AGN - je široký 40 světelných let. Ve vložce červená označuje emise z formyl iontů (HCO +) a zelená označuje emise z molekul kyanovodíku (HCN).
Úvod: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Imanishi et al. Pozadí: Hubbleův kosmický dalekohled NASA / ESA a A. van der Hoeven

V roce 2016 vedly Santiago García-Burillo (Národní astronomická observatoř v Madridu) a Jack Gallimore (Bucknell University) týmy, které hlásily ALMA pozorování M77, které se dívají do jádra galaxie. Oba týmy používaly molekuly oxidu uhelnatého ke stopování mnohem hojnějšího (ale obtížněji pozorovatelného) molekulárního plynného vodíku. Zatímco Garcia-Burilloův tým zachytil turbulenci v torusu, Gallimoreova skupina zachytila ​​výtok, pravděpodobně přicházející z akrečního disku, který fouká (a nafoukává) torus.

Nyní Masatoshi Imanishi (Národní astronomická observatoř Japonska) a jeho kolegové zobrazili Musův torus ještě podrobněji a obrázky byly dvakrát tak ostřejší než ty předchozí. Výsledky jsou uvedeny v Astrophysical Journal Letters .

Tým měřil kyanovodík - zatímco je to jedovatá kyselina na Zemi, slouží jako indikátor hustého plynného vodíku ve vesmíru. Protože jejich pozorování sledují hustší plyn, jsou schopni zachytit rotační pohyby torusu. Kobliha 40 světelných let obíhá kolem supermasivní černé díry rychlostí zhruba 10 kilometrů za sekundu (20 000 mph).

Tento obrázek ukazuje pohyb plynu kolem supermasivní černé díry M77. Plyn pohybující se směrem k nám je zobrazen modře a pohybující se od nás je červeně. Rotace plynu je soustředěna kolem černé díry (neviditelná).
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Imanishi et al.

Další analýza však ukazuje, že torus je mnohem více než rotace - jejich pozorování je v souladu s předchozími výsledky, které ukazují jiné pohyby (turbulence a výtoky), které udržují torus.

"ALMA odvádí skvělou práci a odhaluje tajemství NGC 1068 a pozorování se zlepšují, " říká Gallimore.