Наблюдения международной группы астрономов за галактикой Мессье 77 подтвердили наличие сверхмассивной черной дыры ровно в том месте галактики, где и предсказывает единая модель формирования активных ядер галактик. Новые данные не только подтверждают правильность модели, но и позволяют лучше понять устройство и механизм формирования излучения в центре таких галактик.
Снимок спиральной галактики Мессье 77, сделанный космическим телескопом Хаббл. / ©NASA/ESA Hubble Space Telescope
Активные ядра галактик (АЯГ) представляют собой чрезвычайно мощные источники излучения, находящиеся в центре некоторых галактик. Наиболее вероятное и общепринятое сегодня объяснение этих явлений — сверхмассивная черная дыра в центре каждой такой активной галактики. Эти черные дыры поглощают большие объемы космической пыли и газа из аккреционного диска. В процессе высвобождается огромное количество энергии, что выражается в повышенной интенсивности излучения (особенно в рентгеновском диапазоне), часто затмевающего все звезды в галактике.
За одним таким активным ядром галактики Мессье 77 (Messier 77), расположенной на расстоянии 47 миллионов световых лет, в созвездии Кита, и наблюдала международная группа астрономов во главе с Виолетой Гамес Росас (Violeta Gámez Rosas) из Лейденского университета (Нидерланды). Данные, полученные с помощью интерферометра Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO VLT), позволили лучше понять устройство и механизм формирования излучения АЯГ. Большую роль в исследовании сыграл многоапертурный спектроскоп среднего инфракрасного диапазона (MATISSE), установленный на VLT.
«MATISSE может наблюдать широкий диапазон инфракрасных длин волн, что позволяет нам видеть сквозь пыль галактики и точно измерять температуру. Поскольку VLT, по сути, очень большой интерферометр, разрешения достаточно для наблюдения даже таких далеких галактик, как Мессье 77. Полученные нами изображения детализируют изменения температуры и поглощения пылевых облаков вокруг черной дыры», — комментирует работу соавтор исследования Уолтер Яффе (Walter Jaffe), профессор Лейденского университета.
Проведя подробные наблюдения за центром галактики Мессье 77 (также известной как NGC 1068) в среднем инфракрасном диапазоне, Гамес Росас и ее коллеги детализировали распределение температуры в толстом кольце космической пыли и газа, скрывающего сверхмассивную черную дыру.
Полученные наблюдательные данные позволили с высокой точностью определить положение АЯГ, не совпадающее с результатами предыдущих работ. Зато вновь определенное положение хорошо согласуется с предсказаниями единой модели формирования АЯГ.
Астрономы выделяют несколько типов АЯГ: лацертиды, квазары, блазары, а также активные ядра в сейфертовских и радиогалактиках. Одни из них испускают мощные всплески радиоволн, другие характеризуются непрерывным спектром во всех диапазонах электромагнитного излучения, а некоторые АЯГ, такие как Мессье 77, в оптическом диапазоне вообще не отличаются от обычных спиральных галактик.
Единая модель утверждает, что, несмотря на серьезные различия, все АЯГ имеют одинаковую базовую структуру: сверхмассивная черная дыра в центре галактики, окруженная толстым кольцом газа и пыли. При этом любое различие в наблюдательных данных связано с положением плоскости галактики относительно наблюдателя с Земли — расположена она к нам ребром, плоскостью или повернута под каким-то углом.
Ранее астрономы уже находили некоторые доказательства в поддержку единой модели, в том числе после обнаружения горячей пыли, образующей кольцеобразную излучающую область в центре Мессье 77. Однако оставались сомнения, может ли эта пыль полностью скрыть черную дыру и, следовательно, объяснить, почему этот АЯГ светит менее ярко в видимом диапазоне, чем другие. Новая работа отчасти рассеивает сомнения.
«Наши результаты должны привести к лучшему пониманию внутренней структуры и работы АЯГ. Они также могут помочь нам лучше понять историю Млечного Пути, в центре которого находится сверхмассивная черная дыра — возможно, активная в прошлом», — заключила Гамес Росас.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.
