Během sedmdesátých let vědci potvrdili, že radiové emise přicházející ze středu naší galaxie byly způsobeny přítomností supermasivní černé díry (SMBH). Nachází se asi 26 000 světelných let od Země mezi souhvězdím Střelce a Štíra, tato funkce se stala známou jako Střelec A *. Od té doby astronomové pochopili, že většina hmotných galaxií má ve svém středu SMBH.
A co víc, astronomové se dozvěděli, že černé díry v těchto galaxiích jsou obklopeny masivními rotujícími prachy a plyny, což je energie, kterou vydávají. Teprve nedávno však tým astronomů, využívající pole Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), dokázal zachytit obraz rotujícího prachového plynu kolem supermasivní černé díry M77.
Studie, která podrobně popisuje jejich zjištění, se nedávno objevila v EU Astronomické dopisy do deníku pod názvem „ALMA odhaluje nehomogenní kompaktní rotující hustý molekulární torus v jádru NGC 1068“. Studii provedl tým japonských vědců z Národní astronomické observatoře Japonska pod vedením Masatoshi Imanishiho s pomocí univerzity Kagoshima.
Jako většina hmotných galaxií, M77 má aktivní galaktický jader (AGN), kde se na SMBH hromadí prach a plyn, což vede k vyšší než normální svítivosti. Po nějakou dobu se astronomové nechali hádat o zvědavém vztahu, který existuje mezi SMBH a galaxiemi. Zatímco masivnější galaxie mají větší SMBH, hostitelské galaxie jsou stále 10 miliardkrát větší než jejich centrální černá díra.
To přirozeně vyvolává otázky o tom, jak se dva objekty nesmírně různých měřítek mohou navzájem přímo ovlivňovat. V důsledku toho se astronomové snažili studovat AGN, aby určili, jak se vyvíjejí galaxie a černé díry. Pro účely studia provedl tým pozorování střední oblasti M77, spirálovité galaxie s pruhovanou vzdáleností asi 47 milionů světelných let od Země, s vysokým rozlišením.
Pomocí ALMA tým zobrazil oblast kolem středu M77 a byl schopen vyřešit kompaktní plynnou strukturu s poloměrem 20 světelných let. Jak se očekávalo, tým zjistil, že kompaktní struktura se točí kolem centrální černé díry galaxií. Jak Masatoshi Imanishi vysvětlil v tiskové zprávě ALMA:
"Pro interpretaci různých pozorovacích rysů AGN předpokládali astronomové rotující struktury prachového plynu podobné koblihám kolem aktivních superhmotných černých děr." Tomu se říká „jednotný model“ AGN. Prašná plynná kobliha má však velmi malý vzhled. S vysokým rozlišením ALMA nyní můžeme přímo vidět strukturu. “
V minulosti astronomové pozorovali střed M77, ale dosud nebyl schopen vyřešit rotující torus v jeho středu. To bylo možné díky vynikajícímu rozlišení ALMA, jakož i výběru linek molekulárních emisí. Tyto emisní linky zahrnují kyanovodík (HCN) a formyl-ionty (HCO +), které emitují mikrovlny pouze v hustém plynu, a oxid uhelnatý - který emituje mikrovlny za různých podmínek.
Pozorování těchto emisních linií potvrdila další předpověď provedenou týmem, a to, že torus bude velmi hustý. "Předchozí pozorování odhalila protažení východ-západ prašného plynného torusu," řekl Imanishi. "Dynamika odhalená z našich dat ALMA přesně souhlasí s očekávanou rotační orientací torusu."
Jejich pozorování však také naznačovalo, že distribuce plynu kolem SMBH je komplikovanější, než co naznačuje jednoduchý unifikovaný model. Podle tohoto modelu by rotace torusu následovala gravitaci černé díry; ale to, co Imanishi a jeho tým našli, naznačují, že plyn a prach v torusu také vykazují známky vysoce náhodného pohybu.
Mohlo by to být známkou toho, že AGN ve středu M77 měla násilnou historii, což by mohlo zahrnovat sloučení s malou galaxií v minulosti. Zjednodušeně řečeno, pozorování týmu naznačuje, že galaktické fúze mohou mít významný dopad na to, jak se AGN tvoří a jak se chovají. V tomto ohledu již jejich pozorování torusu M77s poskytují vodítka ohledně historie a vývoje galaxie.
Studie SMBH, přestože je intenzivní, je také velmi náročná. Na jedné straně je nejbližší SMBH (Sagitarrius A *) relativně tichý, na něj narůstá pouze malé množství plynu. Současně je umístěna ve středu naší galaxie, kde je zakryta zasahujícím prachem, plynem a hvězdami. Astronomové jsou tak nuceni hledat jiné galaxie a zkoumat, jak SMBH a jejich galaxie koexistují.
A díky desetiletím studia a zdokonalení přístrojového vybavení začínají vědci poprvé vidět tyto záhadné regiony. Tím, že je mohou podrobně prostudovat, získávají astronomové cenné informace o tom, jak by mohly takové obrovské černé díry a jejich prstencové struktury koexistovat s jejich galaxiemi v průběhu času.
