Az 1970-es évek során a tudósok megerősítették, hogy a galaxisunk központjából származó rádiókibocsátások a Supermassive Black Hole (SMBH) jelenlétének tudhatók be. Mintegy 26 000 fényévre a Földtől a Nyilas és Scorpius csillagkép között, ezt a funkciót Nyilas A * néven ismerték. Azóta a csillagászok megértették, hogy a legtöbb hatalmas galaxis középpontjában SMBH található.
Sőt, a csillagászok megtanultak arra, hogy ezekben a galaxisokban a fekete lyukakat hatalmas, forgó por- és gázvezeték veszi körül, és ez az, ami az általuk kibocsátott energiát jelenti. Azonban nemrégiben egy csillagászok egy csoportja az Atacama nagy milliméter / szubmilliméter tömböt (ALMA) felhasználva képesek voltak rögzíteni a forgó poros gáz torusz képét az M77 szupermasszív fekete lyukán.
A megállapításokat részletező tanulmány a közelmúltban jelent meg a Csillagászati folyóiratok az „ALMA egy nem homogén, kompakt, forgó sűrű molekula torust mutat be az NGC 1068 atommagban” cím alatt. A vizsgálatot a japán Nemzeti Csillagászati Megfigyelő Intézet japán kutatóinak csapata készítette - Masatoshi Imanishi vezetésével - a Kagoshima Egyetem támogatásával.
Mint a legtöbb hatalmas galaxisban, az M77-nek van egy aktív galaktikus atommagja (AGN), ahol a por és a gáz felhalmozódik az SMBH-jára, ami a normálnál nagyobb fényerőt eredményez. A csillagászok egy ideje zavartak az SMBH-k és a galaxisok közötti furcsa kapcsolat miatt. Míg a hatalmas galaxisok nagyobb SMBH-kkal rendelkeznek, a gazda galaxisok még mindig 10 milliárdszor nagyobbak, mint a központi fekete lyuk.
Ez természetesen felveti a kérdést, hogy két, rendkívül eltérő méretű objektum hogyan érintheti közvetlenül egymást. Ennek eredményeként a csillagászok az AGN tanulmányozására törekedtek annak meghatározására, hogy a galaxisok és a fekete lyukak hogyan alakulnak ki. Vizsgálataik érdekében a csoport nagy felbontású megfigyeléseket végzett M77 középső régiójában, egy elzárt spirális galaxisban, amely körülbelül 47 millió fényévnyire van a Földtől.
Az ALMA segítségével a csapat leképezte az M77 központja körüli területet, és képes volt egy kompakt, gáznemű szerkezetet megoldani 20 fényév sugárval. A várakozásoknak megfelelően a csapat úgy találta, hogy a kompakt szerkezet a galaxisok középső fekete lyukán forog. Ahogy Masatoshi Imanishi egy ALMA sajtóközleményben kifejtette:
Az AGN különféle megfigyelési tulajdonságainak értelmezéséhez a csillagászok feltételezték, hogy a poros gáz fánkszerű szerkezete forog az aktív szupermasszív fekete lyukak körül. Ezt nevezik az AGN „egységes modelljének”. A poros gáznemű fánk azonban nagyon apró megjelenésű. Az ALMA nagy felbontásával most közvetlenül láthatjuk a szerkezetet. ”
A múltban a csillagászok megfigyelték az M77 középpontját, de eddig senki sem tudta megoldani a közepén lévő forgó torust. Ez az ALMA kiváló felbontásának, valamint a molekuláris kibocsátási vonalak kiválasztásának köszönhetően vált lehetővé. Ezekbe a kibocsátási vonalakba tartoznak a hidrogén-cianid (HCN) és a formil-ionok (HCO +), amelyek csak sűrű gázokban bocsátanak ki mikrohullámokat, és szén-monoxid - amely különféle körülmények között bocsát ki mikrohullámokat.
Ezen emissziós vonal megfigyelései megerősítették a csapat újabb előrejelzését, miszerint a torusz nagyon sűrű lesz. "A korábbi megfigyelések kimutatták a poros gáznemű torusz kelet-nyugati megnyúlását" - mondta Imanishi. "Az ALMA adatainkból kiderült dinamika pontosan megegyezik a tórusz várható forgásirányával."
Megfigyeléseik azonban azt is jelezték, hogy a gázeloszlás az SMBH körüli eloszlás bonyolultabb, mint amit egy egyszerű, egységes modell sugall. E modell szerint a tórusz forgása követi a fekete lyuk gravitációját; Imanishi és csapata azonban azt találta, hogy a torusban lévő gáz és por szintén rendkívül véletlenszerű mozgást mutat.
Ez arra utalhat, hogy az M77 központjában lévő AGN erőszakos története volt, amely magában foglalhatja a múltbeli kis galaxisba való beolvadást. Röviden: a csapat megfigyelései azt mutatják, hogy a galaktikus egyesülések jelentős hatást gyakorolhatnak az AGN-k kialakulására és viselkedésére. Ebben a tekintetben az M77-es torusz megfigyelései már utalást adnak a galaxis történetére és evolúciójára.
Az SMBH tanulmányozása, bár intenzív, szintén nagyon kihívást jelent. Egyrészt a legközelebbi SMBH (Sagitarrius A *) viszonylag csendes, csak kis mennyiségű gáz halmozódik fel rajta. Ugyanakkor a galaxisunk központjában található, ahol a beavatkozó por, gáz és csillagok eltakarják. Mint ilyen, a csillagászok arra kényszerültek, hogy más galaxisokra nézzenek, hogy megvizsgálják az SMBH-k és galaxisuk együttélését.
És a több évtizedes tanulmányoknak és a műszerezés fejlesztésének köszönhetően a tudósok először kezdtek áttekinthető képet kapni ezekről a titokzatos régiókról. Azzal, hogy részletesebben megvizsgálhatjuk őket, a csillagászok értékes betekintést nyernek arról is, hogy az ilyen hatalmas fekete lyukak és gyűrűs szerkezetük idővel együtt létezhessen galaxisukkal.
