Przejdź do głównej zawartości

Rotujący torus gazu i pyłu wokół supermasywnej czarnej dziury

Obserwacje o wysokiej rozdzielczości z użyciem ALMA ukazały obracający się torus gazu i pyłu wokół aktywnej supermasywnej czarnej dziury. Istnienie takich rotujących struktur w kształcie torusa zostało zasugerowane wiele lat temu, ale po raz pierwszy tak jednoznacznie je potwierdzono. To pierwszy krok w zrozumieniu koewolucji supermasywnych czarnych dziur i ich galaktyk macierzystych.


Prawie wszystkie galaktyki mają w swoim wnętrzu monstrualne czarne dziury. Naukowcy od dawna wiedzieli, że im masywniejsza jest galaktyka, tym bardziej masywna jest jej centralna czarna dziura. Wydaje się to sensowne, ale galaktyki są 10 miliardów razy większe, niż centralne czarne dziury. Dla dwóch obiektów o tak bardzo różnych skalach trudne byłoby oddziaływanie na siebie nawzajem. W jaki sposób zatem taka relacja mogła się rozwinąć?

Dążąc do rozwiązania tego problemu, zespół astronomów wykorzystał wysoką rozdzielczość ALMA do obserwacji centrum galaktyki spiralnej M77. Centralny region M77 jest „aktywnym jądrem galaktycznym” (AGN), co oznacza, że materia gwałtownie spada w kierunku centralnej czarnej dziury i emituje intensywne światło. AGN mogą silnie wpływać na otaczające środowisko, dlatego są ważnymi obiektami do rozwiązania tajemnicy koewolucji galaktyk i czarnych dziur.

Zespół obrazował obszar wokół supermasywnej czarnej dziury w M77 i analizował zwartą strukturę gazową o promieniu 20 lat świetlnych. Astronomowie stwierdzili, że struktura ta obraca się wokół czarnej dziury, tak jak tego oczekiwano.

„Aby zinterpretować różne cechy obserwacyjne aktywnych jąder galaktycznych, astronomowie założyli rotującą strukturę pyłu i gazu o kształcie torusa wokół aktywnych supermasywnych czarnych dziur. Nazywa się to zunifikowanym modelem AGN. Jednak pyłowy gazowy pączek jest bardzo malutki. Dzięki wysokiej rozdzielczości ALMA możemy teraz bezpośrednio zobaczyć tę strukturę” – wyjaśnił Masatoshi Imanishi z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego w Japonii (NAOJ), główny autor artykułu opublikowanego w Astrophysical Journal Letters.

Wielu astronomów już wcześniej obserwowało M77, ale nigdy nie zaobserwowano tak wyraźnej rotacji torusa gazowo-pyłowego wokół czarnej dziury. Oprócz wysokiej rozdzielczości ALMA, wybór linii emisji molekularnej do obserwacji był kluczem do ukazania struktury. Zespół zaobserwował specyficzną emisję mikrofal z cząsteczek cyjanowodoru (HCN) i jonów formylowych (HCO+). Cząsteczki te emitują mikrofale tylko w gęstym gazie, podczas gdy częściej obserwowany tlenek węgla (CO) emituje mikrofale w różnych warunkach. Uważa się, że torus wokół ANG jest bardzo gęsty, a strategia zespołu była właściwa.

Co ciekawe, dystrybucja gazu wokół supermasywnej czarnej dziury jest znacznie bardziej skomplikowana, niż sugeruje to prosty, zunifikowany model. Torus wydaje się być asymetryczny, a rotacja nie jest zgodna z grawitacją czarnej dziury, ale zawiera również wysoce losowy ruch. Fakty te mogą wskazywać, że AGN miał gwałtowną historię, prawdopodobnie włączając w to połączenie z małą galaktyką. Niemniej jednak identyfikacja rotującego torusa jest ważnym krokiem.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
ALMA Observatory

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds