V 70. letih prejšnjega stoletja so znanstveniki potrdili, da so radijske emisije, ki prihajajo iz središča naše galaksije, posledica prisotnosti supermasivne črne luknje (SMBH). Ta odlika je bila znana kot Strelec A *, oddaljena približno 26.000 svetlobnih let od Zemlje med ozvezdjem Strelec in Škorpij. Od takrat so astronomi razumeli, da ima večina množičnih galaksij v svojem središču SMBH.
Še več, astronomi so izvedeli, da so črne luknje v teh galaksijah obdane z ogromnimi vrtečimi se grozji prahu in plina, kar je posledica njihove energije. Šele pred kratkim pa je ekipa astronomov z uporabo velikega milimetra / submilimetarskega sklopa Atacama (ALMA) lahko posnela sliko vrtečega se prašnega plinskega tora okoli supermasivne črne luknje M77.
Študija, ki podrobno opisuje njihove ugotovitve, se je nedavno pojavila v Astronomski časopisi Pisma pod naslovom "ALMA razkrije nehomogeni kompaktni vrteči se gosto molekularni torek na jedru NGC 1068". Študijo je izvedla skupina japonskih raziskovalcev iz Japonskega nacionalnega astronomskega observatorija - pod vodstvom Masatoshija Imanishija - ob pomoči univerze Kagoshima.
Kot večina množičnih galaksij ima tudi M77 aktivno galaktično jedro (AGN), kjer se prah in plin nabira na njegovi SMBH, kar vodi do večje svetilnosti od običajne. Že nekaj časa so astronomi zmedeni nad radovednim odnosom, ki obstaja med SMBH in galaksijami. Medtem ko imajo bolj množične galaksije večje SMBH, so gostiteljske galaksije še vedno 10 milijard krat večje od njihove centralne črne luknje.
To seveda odpira vprašanja, kako lahko dva predmeta zelo različnih lestvic neposredno vplivata drug na drugega. Kot rezultat, so astronomi poskušali preučiti AGN, da bi ugotovili, kako se razvijajo galaksije in črne luknje. Zaradi študije je skupina opravila opazovanje z visoko ločljivostjo osrednje regije M77, zapore spiralne galaksije, ki se nahaja približno 47 milijonov svetlobnih let od Zemlje.
Z ALMA je ekipa posnela območje okoli središča M77 in uspela razrešiti kompaktno plinasto strukturo s polmerom 20 svetlobnih let. Kot je bilo pričakovano, je ekipa ugotovila, da se kompaktna struktura vrti okoli osrednje črne luknje galaksij. Kot je Masatoshi Imanishi pojasnil v sporočilu za javnost ALMA:
"Za razlago različnih opazovalnih značilnosti AGN-jev so astronomi domnevali, da se okoli aktivnih supermasičnih črnih lukenj vrtijo krof podobne strukture prašnega plina. To se imenuje „poenoten model“ AGN. Vendar je zaprašen plinasti krof zelo majhen videz. Z visoko ločljivostjo ALMA lahko zdaj neposredno vidimo strukturo. "
V preteklosti so astronomi opazovali središče M77, toda vrtečega se torusa v njegovem središču še nihče ni mogel razrešiti. To je bilo mogoče zaradi vrhunske ločljivosti ALMA in izbire linij molekulskih emisij. Te emisijske črte vključujejo cianid vodik (HCN) in formil ione (HCO +), ki oddajata mikrovalove samo v gostem plinu, in ogljikov monoksid - ki v različnih pogojih oddaja mikrovalove.
Opazovanja teh emisijskih vod so potrdila še eno napoved ekipe, ki je bila, da bo torus zelo gost. "Prejšnja opažanja so razkrila raztezanje prašnega plina v vzhodu in zahodu," je dejal Imanishi. "Dinamika, razkrita iz naših podatkov o ALMA, se natančno ujema s pričakovano rotacijsko usmeritvijo tora."
Vendar so njihova opažanja tudi pokazala, da je distribucija plina okoli SMBH bolj zapletena, kot to predlaga preprost poenoten model. V skladu s tem modelom bi vrtenje tora sledilo gravitaciji črne luknje; Toda Imanishi in njegova ekipa so pokazali, da imata plin in prah v torusu tudi znake zelo naključnega gibanja.
To bi lahko kazalo, da je imel AGN v središču M77 nasilno zgodovino, ki bi lahko vključevala združitev z majhno galaksijo v preteklosti. Skratka, opažanja ekipe kažejo, da lahko galaktične združitve pomembno vplivajo na to, kako se AGN oblikujejo in obnašajo. V zvezi s tem njihova opažanja tora M77 že ponujajo namige o zgodovini in razvoju galaksije.
Študij SMBH je sicer intenziven tudi zelo zahteven. Po eni strani je najbližji SMBH (Sagitarrius A *) razmeroma tih, saj se nanj izloči le majhna količina plina. Hkrati se nahaja v središču naše galaksije, kjer jo zakrivajo intervenirajoči prah, plin in zvezde. Kot take so astronomi prisiljeni iskati druge galaksije, da bi preučili, kako SMBH in njihove galaksije sobivajo.
In zahvaljujoč desetletjem študija in izboljšavam instrumentacije, znanstveniki prvič začenjajo jasno spoznati te skrivnostne regije. S tem, ko jih lahko podrobno preučijo, astronomi dobivajo tudi dragocen vpogled v to, kako bi lahko tako velike črne luknje in njihove obrobljene strukture sčasoma sobivale s svojimi galaksijami.
