Инфракрасное изображение с высоким разрешением показало пылевой экран, скрывающий пожирающую газ сверхмассивную черную дыру в центре галактики NGC 1068, что подтверждает предсказания 30-летней давности.
В центрах многих галактик находится активное галактическое ядро (Active galactic nucleus — AGN), сверхмассивная черная дыра, требующая внимания. Но в то время как некоторые из них проявляют отличительные черты от газа, циркулирующего вокруг пасти, другие этого не делают. Эта дихотомия озадачивала ученых в течение десятилетий, пока около 30 лет назад они не присмотрелись повнимательнее к центру спиральной галактики NGC 1068.
Галактика скрывает яркую AGN и находится всего в 47 миллионах световых лет от нас, что является идеальной целью для тщательного осмотра. В то время ученые обнаружили косвенные, но убедительные доказательства того, что пыль в форме пончика скрывала центральную черную дыру. Удивительное открытие привело к единой модели, которая утверждает, что два типа AGN на самом деле являются одним и тем же явлением: мы наблюдаем их только как отдельные, потому что, в зависимости от нашей прямой видимости, пыль затемняет некоторые AGN, но не другие.
Несмотря на успех теории, технологические ограничения означали, что астрономы никогда не наблюдали пылевое кольцо напрямую. До сих пор. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые представляют наблюдения с высоким разрешением пылевого экрана в центральной области NGC 1068, что, наконец, напрямую подтверждает предсказание 30-летней давности.
«Результаты, представленные в этой статье, очень интересны», — говорит Стефано Бьянки (Университет Рома Тре, Италия), который не принимал участия в исследовании. «Они не удивляют и не революционизируют, но они дают нам более подробные сведения о том, что у нас было раньше».
Построение единой картины требовало находчивости и упорного труда, пишет Роберт Антонуччи (Калифорнийский университет, Санта-Барбара) в статье «Перспектива», которая сопровождала исследование. Возникшая модель в настоящее время является общепринятой среди ученых.
В самом центре AGN скрывается сверхмассивная черная дыра с массой от миллионов до миллиардов масс Солнца. Вокруг нее вращается аккреционный диск, который питает черную дыру, производя огромное количество энергии, способной затмить все звезды в галактике-хозяине. Комплекс окружает плотное кольцо космической пыли. Наконец, газовые облака простираются значительно выше и ниже области, окруженной пылью.
Горячий аккреционный диск излучает ультрафиолетовый свет, который нагревает окружающую пыль, которая, в свою очередь, излучает инфракрасный свет. Теперь астрономы наблюдали инфракрасный свет из центра NGC 1068 с помощью МАТИССА, прибора, установленного на интерферометре Очень Большого телескопа в Чили. Потребовалась объединенная мощность четырех 8,2-метровых телескопов, чтобы получить четкие изображения пылевого кольца в инфракрасном диапазоне длин волн.
Точные радионаблюдения радиоизлучения, испускаемого черной дырой, помогли точно определить положение черной дыры за пылевым кольцом. «Радиоизображения были чрезвычайно важны», — говорит Виолетта Гамес Росас, аспирант Лейденского университета в Нидерландах, которая руководила исследованием. «Без этого мы бы пропали».
Крупный план инфракрасного изображения пыли вокруг сверхмассивной черной дырыЭто изображение, полученное с помощью прибора МАТИССА на интерферометре Очень Большого телескопа ESO, показывает самую внутреннюю область активной галактики Мессье 77. Проведя необычайно подробные наблюдения за активным центром этой галактики, команда астрономов обнаружила плотное кольцо космической пыли и газа, скрывающее сверхмассивную черную дыру. Черная точка показывает наиболее вероятное положение черной дыры, в то время как два эллипса показывают протяженность, видимую в проекции, толстого внутреннего пылевого кольца (пунктиром) и расширенного пылевого диска.
Это был не первый случай, когда астрономы искали пыльное кольцо. «Предыдущие работы видели пыль, но они не могли решить структуру», — говорит Гамес Росас. Новые изображения показывают очень асимметричную структуру пыли, которая совсем не похожа на объект в форме пончика, предложенный изначально. Возможно, наблюдения не исследуют самую внутреннюю и, возможно, более симметричную часть кольца. Предыдущие свидетельства также указывали на сложную структуру.
Хотя новое наблюдение очень хорошо вписывается в стандартную интерпретацию, еще предстоит выяснить, насколько репрезентативен AGN в NGC 1068. Неудивительно, что более пристальный взгляд на отдельные AGN обнаруживает разнообразие, выходящее далеко за рамки простой унифицированной модели. Некоторые различия возникают из-за того, что мы наблюдаем АГН в разные моменты их эволюции. «Было бы чрезвычайно интересно, если бы аналогичные наблюдения были проведены над другими источниками, чтобы понять, является ли NGC 1068 стандартным или вообще нет», — говорит Бьянки.
Действительно, команда уже наблюдала несколько других AGN, и некоторые результаты скоро будут опубликованы. Но, за исключением галактики Циркинус, второй по близости AGN, которая скрывается за плоскостью Млечного Пути, все эти источники находятся на большем расстоянии, что затрудняет устранение пыли в их центрах.
