70. gados zinātnieki apstiprināja, ka radio emisijas, kas nāk no mūsu galaktikas centra, bija saistītas ar Supermassive Black Hole (SMBH) klātbūtni. Šī īpašība, kas atradās apmēram 26 000 gaismas gadu attālumā no Zemes starp Strēlnieka un Skorpija zvaigznāju, kļuva pazīstama kā Strēlnieks A *. Kopš tā laika astronomi ir sapratuši, ka lielāko masveidīgo galaktiku centrā ir SMBH.
Turklāt astronomi ir iemācījušies, ka melnos caurumus šajās galaktikās ieskauj masīvi rotējoši putekļu un gāzes torusi, un tas ir tas, kas veido viņu iztērēto enerģiju. Tomēr tikai nesen astronomu komanda, izmantojot Atacama lielo milimetru / submilimetru masīvu (ALMA), spēja uztvert rotējošu putekļainu gāzes toru ap M77 supermasīvo melno caurumu.
Pētījums, kurā sīki aprakstīti viņu atklājumi, nesen parādījās Astronomijas žurnālu vēstules ar virsrakstu “ALMA atklāj nehomogēnu kompaktu rotējošu blīvu molekulāro gaisu NGC 1068 kodolā”. Pētījumu veica Japānas pētnieku grupa no Japānas Nacionālās astronomiskās observatorijas, kuru vadīja Masatoshi Imanishi, ar palīdzību no Kagošimas universitātes.
Tāpat kā lielākajā daļā masīvo galaktiku, arī M77 ir aktīvs galaktiskais kodols (AGN), kur uz tā SMBH tiek uzpūsti putekļi un gāze, kā rezultātā to spožums ir lielāks nekā parasti. Jau kādu laiku astronomi ir neizpratnē par ziņkārīgajām attiecībām, kas pastāv starp SMBH un galaktikām. Kamēr masīvākām galaktikām ir lielāki SMBH, uzņēmējas galaktikas joprojām ir 10 miljardus reižu lielākas nekā to centrālais melnais caurums.
Tas, protams, rada jautājumus par to, kā divi ļoti atšķirīga mēroga objekti varētu tieši ietekmēt viens otru. Tā rezultātā astronomi ir mēģinājuši izpētīt AGN, lai noteiktu, kā galaktikas un melnie caurumi attīstās līdzās. Sava pētījuma dēļ komanda veica augstas izšķirtspējas novērojumus M77 centrālajā reģionā - nobīdītā spirālveida galaktika, kas atrodas aptuveni 47 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes.
Izmantojot ALMA, komanda attēloja teritoriju ap M77 centru un spēja izšķirt kompaktu gāzveida struktūru ar 20 gaismas gadu rādiusu. Kā gaidīts, komanda atklāja, ka kompaktā struktūra rotē ap galaktiku centrālo melno caurumu. Kā Masatoshi Imanishi paskaidroja ALMA paziņojumā presei:
“Lai interpretētu dažādas AGN novērošanas pazīmes, astronomi ir pieņēmuši, ka ap aktīvajiem supermasīvajiem melnajiem caurumiem rotējošās putekļainās gāzes virtulēm līdzīgās struktūras. To sauc par AGN “vienoto modeli”. Tomēr putekļainā gāzveida virtulis pēc izskata ir ļoti niecīgs. Ar augstu ALMA izšķirtspēju tagad mēs tieši varam redzēt struktūru. ”
Agrāk astronomi ir novērojuši M77 centru, taču līdz šim neviens nav spējis atrisināt tā centrā esošo rotējošo toru. Tas bija iespējams, pateicoties augstākajai ALMA izšķirtspējai, kā arī molekulu izmešu līniju izvēlei. Šajās emisijas līnijās ietilpst ciānūdeņradis (HCN) un formiljoni (HCO +), kas izstaro mikroviļņus tikai blīvā gāzē, un oglekļa monoksīds, kas izstaro mikroviļņus dažādos apstākļos.
Šo emisijas līniju novērojumi apstiprināja vēl vienu komandas izteikto prognozi, ka torus būs ļoti blīvs. "Iepriekšējie novērojumi ir atklājuši putekļainā gāzveida gāziena pagarinājumu no austrumiem-rietumiem," sacīja Imaniši. "Dinamika, kas parādīta no mūsu ALMA datiem, precīzi atbilst gaidāmajai toru orientācijai."
Tomēr viņu novērojumi arī norādīja, ka gāzes sadale ap SMBH ir sarežģītāka, nekā to ierosina vienkāršs vienots modelis. Saskaņā ar šo modeli toru rotācija sekos melnā cauruma smagumam; bet tas, ko atrada Imanishi un viņa komanda, norādīja, ka gāzē un putekļos toros ir arī ļoti nejaušas kustības pazīmes.
Tas varētu liecināt par to, ka AGN M77 centrā bija vardarbīga vēsture, kas varētu ietvert arī apvienošanos ar nelielu galaktiku pagātnē. Īsāk sakot, komandas novērojumi norāda, ka galaktisko apvienošanās var būtiski ietekmēt AGN veidošanos un izturēšanos. Šajā ziņā viņu novērojumi par M77s toru jau sniedz norādes par galaktikas vēsturi un attīstību.
SMBH izpēte, lai arī intensīva, ir arī ļoti izaicinoša. No vienas puses, tuvākais SMBH (Sagitarrius A *) ir salīdzinoši kluss, un tajā uzkrājas tikai neliels daudzums gāzes. Tajā pašā laikā tas atrodas mūsu galaktikas centrā, kur to aizēno iejauktie putekļi, gāze un zvaigznes. Kā tādi astronomi ir spiesti meklēt citas galaktikas, lai izpētītu, kā SMBH un viņu galaktikas pastāv.
Pateicoties gadu desmitiem ilgiem pētījumiem un uzlabojumiem instrumentācijā, zinātnieki pirmo reizi sāk gūt skaidru ieskatu šajos noslēpumainajos reģionos. Sniedzot iespēju tos detalizēti izpētīt, astronomi arī iegūst vērtīgu ieskatu par to, kā šādi masīvi melnie caurumi un to gredzenotās struktūras laika gaitā varētu pastāvēt līdzās viņu galaktikām.
