Źródło zdjęcia: ESO
Spełniając stare marzenie astronomów, obserwacje za pomocą bardzo dużego interferometru teleskopowego (VLTI) w Obserwatorium Paranalskim ESO (Chile) pozwoliły teraz uzyskać wyraźny obraz bezpośredniego otoczenia czarnej dziury w centrum aktywnej galaktyki . Nowe wyniki dotyczą galaktyki spiralnej NGC 1068, znajdującej się w odległości około 50 milionów lat świetlnych.
Pokazują konfigurację stosunkowo ciepłego pyłu (około 50 ° C) o średnicy 11 lat świetlnych i grubości 7 lat świetlnych, z wewnętrzną, gorącą strefą (500 ° C), o szerokości około 2 lat świetlnych.
Te obrazowania i obserwacje spektralne potwierdzają aktualną teorię, że czarne dziury w centrach aktywnych galaktyk są otoczone grubą strukturą gazu i pyłu w kształcie pączka zwaną „torusem”.
Międzynarodowy zespół astronomów [2] wykorzystał nowy instrument MIDI w laboratorium VLTI do tego pionierskiego badania, pierwszego tego rodzaju obiektu pozagalaktycznego za pomocą interferometrii w podczerwieni o długiej linii bazowej. Został zaprojektowany i zbudowany we współpracy między niemieckimi, holenderskimi i francuskimi instytutami badawczymi [3].
Łącząc światło z dwóch 8,2-metrowych teleskopów VLT podczas dwóch przebiegów obserwacyjnych, odpowiednio, w czerwcu i listopadzie 2003 r., Osiągnięto maksymalną rozdzielczość 0,013 sekundy łukowych, co odpowiada około 3 latom świetlnym w odległości NGC 1068. Widma w podczerwieni uzyskano centralny obszar tej galaktyki, który wskazuje, że podgrzany pył ma prawdopodobnie skład glinokrzemianowy.
Nowe wyniki zostały opublikowane w artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym Nature 6 maja 2004 r.
NGC 1068 - typowa aktywna galaktyka
Aktywne galaktyki należą do najbardziej spektakularnych obiektów na niebie. Ich zwarte jądra (AGN = Active Galaxy Nuclei) są tak jasne, że mogą przyćmić całą galaktykę; „Kwazary” stanowią skrajne przypadki tego zjawiska. Te kosmiczne obiekty wykazują wiele interesujących cech obserwacyjnych w całym spektrum elektromagnetycznym, od emisji radiowej po promieniowanie rentgenowskie.
Istnieje obecnie wiele dowodów na to, że ostateczna elektrownia tych działań pochodzi z supermasywnych czarnych dziur o masach do tysięcy milionów razy większej niż masa naszego Słońca, por. np. ESO PR 04/01. Ta w galaktyce Drogi Mlecznej ma tylko około 3 milionów mas Słońca, por. ESO PR 17/02. Uważa się, że czarna dziura jest zasilana z ciasno nawiniętego krążka akrecyjnego gazu i pyłu otaczającego ją. Materiał spadający w kierunku takich czarnych dziur zostanie ściśnięty i podgrzany do ogromnych temperatur. Ten gorący gaz promieniuje ogromną ilością światła, powodując, że aktywne jądro galaktyki świeci tak jasno.
NGC 1068 (znana również jako Messier 77) jest jedną z najjaśniejszych i najbliższych aktywnych galaktyk. Położona w gwiazdozbiorze Cetus (The Whale) w odległości około 50 milionów lat świetlnych, wygląda jak raczej normalna galaktyka spiralna z poprzeczką. Jądro tej galaktyki jest jednak bardzo świecące, nie tylko w świetle optycznym, ale także w świetle ultrafioletowym i rentgenowskim. Czarna dziura o masie odpowiadającej około 100 milionom mas Słońca jest wymagana do uwzględnienia aktywności jądrowej w NGC 1068.
Obserwacje VLTI
W nocy z 14 na 16 czerwca 2003 r. Zespół europejskich astronomów [2] przeprowadził pierwszą serię obserwacji w celu zweryfikowania potencjału naukowego nowo zainstalowanego instrumentu MIDI na VLTI. Badali także aktywną galaktykę NGC 1068. Już przy pierwszej próbie możliwe było zobaczenie szczegółów w pobliżu środka tego obiektu, por. ESO PR 17/03.
MIDI jest wrażliwy na światło o długości fali zbliżonej do 10 µm, tj. W obszarze widma w środkowej podczerwieni („podczerwień termiczna”). Przy odległościach między teleskopami („liniami bazowymi”) do 200 m, MIDI może osiągnąć maksymalną rozdzielczość kątową (ostrość obrazu) około 0,01 sekundy kątowej. Co równie ważne, łącząc wiązki światła z dwóch 8,2-metrowych teleskopów VLT, MIDI pozwala teraz po raz pierwszy na interferometrię w podczerwieni stosunkowo słabych obiektów poza naszą galaktyką, Drogą Mleczną.
Dzięki wysokiej wrażliwości na promieniowanie cieplne, MIDI idealnie nadaje się do badania materiału w bardzo zaciemnionych obszarach w pobliżu centralnej czarnej dziury i ogrzewany przez promieniowanie ultrafioletowe i optyczne. Energia zaabsorbowana przez ziarna pyłu jest następnie ponownie promieniowana przy większych długościach fal w obszarze widma termicznej podczerwieni od 5 do 100 μm.
Region centralny w NGC 1068
Dodatkowe obserwacje interferometryczne zabezpieczono w listopadzie 2003 r. Na linii podstawowej wynoszącej 42 m. Po dokładnej analizie wszystkich danych uzyskana rozdzielczość przestrzenna (ostrość obrazu) i szczegółowe widma pozwoliły astronomom zbadać strukturę centralnego regionu NGC 1068.
Wykrywają obecność najbardziej wewnętrznej, stosunkowo „gorącej” chmury pyłu, podgrzanej do około 500 ° C i o średnicy równej lub mniejszej od osiągniętej ostrości obrazu, tj. Około 3 lat świetlnych. Jest otoczony chłodniejszym, zapylonym regionem o temperaturze około 50 ° C, mierzącym 11 lat świetlnych i grubości około 7 lat świetlnych. Najprawdopodobniej jest to przewidywana centralna chmura w kształcie dysku, która obraca się wokół czarnej dziury.
Porównawcza grubość obserwowanej struktury (grubość wynosi ~ 65% średnicy) ma szczególne znaczenie, ponieważ może pozostać stabilna tylko pod warunkiem ciągłego wstrzykiwania energii ruchu („kinetycznej”). Jednak żaden z obecnych modeli regionów centralnych w aktywnych galaktykach nie daje przekonującego wyjaśnienia tego.
Widma MIDI, obejmujące przedział długości fal od 8 do 13,5? M, również dostarczają informacji o możliwym składzie ziaren pyłu. Najbardziej prawdopodobnym składnikiem jest glinokrzemian wapnia (Ca2Al2SiO7), gatunek wysokotemperaturowy, który występuje również w zewnętrznych atmosferach niektórych supergiganci. Jednak te obserwacje pilotażowe nie mogą jednoznacznie wykluczyć innych rodzajów pyłu innego niż oliwinowy.
Oryginalne źródło: ESO News Release
