Tijekom 1970-ih, znanstvenici su potvrdili da su radio emisije koje dolaze iz središta naše galaksije zbog prisutnosti Supermasivne crne rupe (SMBH). Smještena na oko 26 000 svjetlosnih godina od Zemlje između zviježđa Strijelca i Škorpija, ova je značajka postala poznata kao Strijelac A *. Od tog vremena astronomi su shvatili da većina masivnih galaksija ima SMBH u svom središtu.
Štoviše, astronomi su saznali da su crne rupe u tim galaksijama okružene ogromnim rotirajućim toruzama prašine i plina, što je ono zbog čega ulaze u energiju. Međutim, tek je nedavno astronomski tim pomoću Atacama velikog milimetarskog / submilimetarskog niza (ALMA) uspio snimiti sliku rotirajućeg prašnjavog plinskog tora oko supermasivne crne rupe M77.
Studija koja detaljno opisuje njihova otkrića nedavno se pojavila u časopisu Astronomical Journal Letters pod naslovom "ALMA otkriva nehomogeni kompaktni rotacijski gusti molekularni tous u nukleusu NGC 1068". Studiju je proveo tim japanskih istraživača iz Japanskog nacionalnog astronomskog opservatorija - a vodio ih je Masatoshi Imanishi - uz pomoć Sveučilišta Kagoshima.
Kao i većina masivnih galaksija, M77 ima aktivni galaktički nukleus (AGN), gdje se prašina i plin nakupljaju na njegov SMBH, što dovodi do veće svjetlosti od normalne. Već neko vrijeme astronomi su zbunjeni zbog znatiželjne veze koja postoji između SMBH i galaksija. Dok masivne galaksije imaju veće SMBH, galaktike domaćini su i dalje 10 milijardi puta veće od njihove središnje crne rupe.
To, naravno, postavlja pitanja o tome kako dva predmeta potpuno različitih ljestvica mogu izravno utjecati jedan na drugog. Kao rezultat toga, astronomi su pokušali proučiti AGN kako bi utvrdili kako se galaksije i crne rupe koevoluiraju. Za potrebe svoje studije, tim je obavio promatranje visoke rezolucije središnjeg područja M77, zabranjene spiralne galaksije smještene na oko 47 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje.
Pomoću ALMA tima je snimio područje oko centra M77 i uspio je riješiti kompaktnu plinovitu strukturu s polumjerom od 20 svjetlosnih godina. Kao što se očekivalo, tim je utvrdio da se kompaktna struktura rotira oko središnje crne rupe galaksija. Kao što je Masatoshi Imanishi objasnio u izjavi za ALMA:
“Za tumačenje različitih karakteristika promatranja AGN-ova, astronomi su pretpostavili rotirajuće krofne strukture prašnjavog plina oko aktivnih supermasivnih crnih rupa. To se naziva 'unificirani model' AGN-a. Međutim, prašnjavi plinoviti krafni izgledom su vrlo sitni. Uz visoku razlučivost ALMA-e, sada možemo izravno vidjeti strukturu. "
U prošlosti su astronomi promatrali središte M77, ali nitko do sada nije uspio razriješiti rotirajući torus u njegovom središtu. Ovo je bilo moguće zahvaljujući superiornoj razlučivosti ALMA, kao i izboru molekularnih emisijskih linija. Te linije za emisije uključuju cijanid vodika (HCN) i formil ione (HCO +), koji emitiraju mikrovalne samo u gustom plinu, i ugljični monoksid - koji emitira mikrovalne pećnice u raznim uvjetima.
Promatranja ovih emisijskih linija potvrdila su još jedno predviđanje tima, a to je da će torus biti vrlo gust. "Prethodna zapažanja otkrila su produženje praškastih plinova istok-zapad", rekao je Imanishi. "Dinamika otkrivena iz naših podataka o ALMA u potpunosti se podudara s očekivanom rotacijskom orijentacijom tora."
Međutim, njihova su zapažanja također pokazala da je distribucija plina oko SMBH složenija od one koju sugerira jednostavan objedinjeni model. Prema ovom modelu, rotacija torusa slijedila bi gravitaciju crne rupe; ali ono što su Imanishi i njegov tim otkrili pokazalo je da plin i prašina u torusu također pokazuju znakove vrlo slučajnog kretanja.
To bi mogli biti pokazatelji da je AGN u središtu M77 imao nasilnu povijest, koja bi mogla uključivati spajanje s malom galaksijom u prošlosti. Ukratko, zapažanja tima pokazuju da galaktička spajanja mogu imati značajan utjecaj na način formiranja i ponašanja AGN-a. U tom pogledu, njihova zapažanja o toru M77 već daju naznake o povijesti i evoluciji galaksije.
Iako je intenzivna studija SMBH-a također je vrlo zahtjevna. S jedne strane, najbliži SMBH (Sagitarrius A *) je relativno tih, samo se mala količina plina nakupi na njemu. Istovremeno se nalazi u središtu naše galaksije, gdje je zatamnjena intervencijama prašine, plina i zvijezda. Kao takvi, astronomi su prisiljeni gledati u druge galaksije kako bi istražili kako SMBH i njihove galaksije koegzistiraju.
Zahvaljujući desetljećima proučavanja i poboljšanjima instrumentacije, znanstvenici po prvi put počinju dobivati jasan uvid u ove tajanstvene regije. Uspijevajući ih detaljno proučiti, astronomi također stječu vrijedan uvid u to kako bi takve ogromne crne rupe i njihove prstenaste strukture s vremenom mogli koegzistirati sa svojim galaksijama.
