Астрономы рассмотрели кольцо пыли в центре Ока Саурона

Галактика NGC 4151 находится сравнительно недалеко от Млечного Пути и во многом на него похожа. Это спиральная галактика с перемычкой и сверхмассивной черной дырой в активном центре, который благодаря его внешнему виду иногда называют Оком Саурона. Новые исследования этой области позволили увидеть окружающее черную дыру внутреннее кольцо пыли — структуру, которая давно предсказана в теории, но до сих пор не наблюдалась ни разу. Об этой работе сообщается в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.

Считается, что в центре любой достаточно крупной галактики есть сверхмассивная черная дыра массой во много миллионов и даже миллиардов масс Солнца. Например, у Млечного Пути она оценивается более чем в четыре миллиона, а у NGC 4151 — от 2,5 миллиона до 30 миллионов солнечных масс. Сверхмассивные черные дыры активно поглощают звезды, газ и пыль, которые оказались достаточно близко к ним.

Падая в недра дыры, это вещество закручивается спиралью, ускоряется и раскаляется до огромных скоростей и температур, образуя яркий аккреционный диск. Иногда под действием магнитных полей из его полюсов выбрасываются узкие релятивистские струи частиц, джеты, разогнанные до околосветовых скоростей. Многие детали этих структур описаны теоретически и предсказываются моделями. Однако напрямую рассмотреть газопылевые диски до сих пор не удавалось: они слишком компактны и часто затмеваются окружающими скоплениями вещества.

Зато можно увидеть внешнее кольцо пыли, которое расположено на некотором удалении и не слишком раскалено, благодаря чему в нем могут сохраняться отдельные пылевые частицы, состоящие из достаточно тяжелых элементов. Это кольцо излучает в инфракрасном диапазоне, и именно его удалось наблюдать Макото Кишимото (Makoto Kishimoto) и его коллегам.

Ученые задействовали массив телескопов CHARA, работающий в обсерватории Маунт-Вильсон. Око Саурона, NGC 4151, оказалось особенно удобным для таких наблюдений, поскольку эта галактика находится сравнительно близко и ее активный центр излучает ярко. Шесть телескопов CHARA, действуя как единый интерферометр, позволили рассмотреть пылевое кольцо с беспрецедентным разрешением.

Отношение его малой полуоси к большей составляет 0,7, радиус оценивается в 0,03 парсека, а плоскость ориентирована перпендикулярно исходящему из центра джету. Кроме того, наблюдения помогли обнаружить более разреженное внешнее облако пыли, окружающее центральное кольцо. По-видимому, это вещество выносится к периферии под давлением излучения и частиц в направлении джета.