SOFIA odkrywa chłodny pył wokół energetycznie aktywnej czarnej dziury

Badacze z Uniwersytetu Texas San Antonio korzystając z danych obserwacyjnych ze Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (Stratosferyczne Obserwatorium dla Astronomii Podczerwonej - SOFIA) odkryli, że pył otaczający aktywną, wygłodniałą czarną dziurę, jest znacznie bardziej zwarty, niż wcześniej sądzono.

Większość, jeżeli nie wszystkie duże galaktyki, posiadają supermasywne czarne dziury w swoim centrum. Wiele z tych czarnych dziur jest stosunkowo cichych i nieaktywnych, tak jak na przykład ta w Drodze Mlecznej. Jednakże niektóre supermasywne czarne dziury obecnie pochłaniają znaczne ilości materii, co powoduje emisje ogromnej ilości energii. Takie czarne dziury nazywane są aktywnymi jądrami galaktyk (AGN).

Poprzednie badania sugerowały, że wszystkie AGN mają zasadniczo taką samą strukturę. Modele wskazują, że aktywne jądra galaktyk mają strukturę pyłu w kształcie pączka, zwaną torusem, który otacza supermasywą czarną dziurę. Korzystając z instrumentu zwanego Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope, FORCAST (Podczerwona kamera do słabych obiektów dla teleskopu SOFIA), zespół obserwował emisję promieniowania podczerwonego 11 supermasywnych czarnych dziur z AGN znajdujących się w odległości 100 milionów lat świetlnych i dalej, oraz określił rozmiar, pochłanianie i rozkład pyłu w każdym torusie.

W artykule opublikowanym w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zespół informuje, że torusy są o 30% mniejsze, niż przewidywano a szczytowa emisja podczerwieni jest na większych długościach fal podczerwonych niż wcześniej szacowano. Konsekwencją jest to, że pył przyćmiewający centralną czarną dziurę jest bardziej zwarty, co podejrzewano już wcześniej.

Astronomowie wskazują również, że aktywne jądra galaktyczne emitują większość swojej energii w takich długościach fal, których nie możemy obserwować z Ziemi, ponieważ są one pochłaniane przez parę wodną w ziemskiej atmosferze. SOFIA lata nad 99% ziemskiej pary wodnej, co pozwala grupie badaczy charakteryzować właściwości struktur pyłu w dalekiej podczerwieni.

"Korzystając z Obserwatorium SOFIA udało nam się uzyskać najlepsze, przestrzennie szczegółowe dane obserwacyjne w tych długościach fal, co pozwala na nowe odkrycia dotyczące charakterystyki torusów pyłowych aktywnych jąder galaktycznych" - powiedziała Lindsay Fuller, doktorantka z Uniwersytetu Teksasu w San Antonio i autorka publikacji.

Przyszłe obserwacje są konieczne, aby móc stwierdzić, czy wszystkie obserwowane emisje pochodzą z torusów czy też jest tam inny składnik dodający do całkowitej emisji z aktywnych jąder galaktycznych. Enrique Lopez-Rodriguez, główny badacz tego projektu oraz naukowiec z Universities Space Research Association w Centrum Naukowym SOFIA powiedział, że "Następnym naszym celem będzie wykorzystanie SOFIA do obserwacji większej próbki aktywnych jąder galaktycznych oraz na większych długościach fali. To pozwoli nam postawić bardziej rygorystyczne ograniczenia fizyczne struktury pyłowego środowiska otaczającego aktywne jądra galaktyczne."

Źródło:
SOFIA Science Center

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania-Postępy Astrnomii