Международная исследовательская команда получила наиболее детальное на сегодняшний день представление о горячей пыли, содержащейся в окружающей среде черной дыры активной галактики.
Наблюдения за Галактикой Циркуль (Circinus Galaxy), первые за всю историю астрономических исследований, показали, что пыль, непосредственно освещаемая «центральным двигателем» активной галактики, содержится в двух различных её компонентах: внутреннем деформированном диске и окружающем его пространстве, где содержания пыли намного выше. Скорее всего, более вместительный из компонентов несёт ответственность за большую часть затмений во внутренних областях, расположенных в непосредственной близости к сверхмассивной черной дыре. Такая конфигурация намного сложнее, нежели конфигурация простого пыльного «бублика», которой астрономы придерживались на протяжении последних десятилетий.
Результаты проведенного исследования были опубликованы в последнем номере журнала «Astronomy & Astrophysics».
В активных галактических ядрах в связи с «питанием» сверхмассивной черной дыры, расположенной, как правило, в центре галактики, высвобождается огромное количество энергии. Такие черные дыры характеризуются массой, которая от миллиона до миллиарда раз превышает солнечную. Ускорение материи в черной дыре приводит к тому, что она становится настолько горячей и яркой, что способна затмить всю свою галактику, содержащую миллиарды звезд. Выделяющаяся в результате этого процесса энергия также влияет на окружающую галактику. Активные галактические ядра, как полагают учёные, играют важную роль в формировании и эволюции галактик, а, следовательно, и в формировании Вселенной.
Используя прибор MIDI, установленный на интерферометре Very Large Telescope, управляемого Европейской южной обсерваторией, команда исследователей получила беспрецедентное по четкости представление о горячей пыли в ядре Галактики Циркуль. Расположенная на расстоянии всего 13 млн. световых лет от Земли, эта галактика содержит одно из самых близких и самых ярких активных галактических ядер.
Ведущий автор статьи Konrad Tristram из Max-Planck-Institute for Radio Astronomy (MPIfR) с гордостью заявляет, что ему и его коллегам удалось получить по меньшей мере в два раза большей интерференционных данных по Галактике Циркуль, нежели для любой другой галактики. По его словам, их наблюдения сделали эту галактику безусловно лучшим внегалактическим наблюдаемыми источником в оптической и инфракрасной интерферометрии. Tristram отметил, что, объединив световые потоки от двух телескопов, интерферометрические наблюдения позволили увеличить разрешение до того уровня, которым бы характеризовались наблюдения телескопа диаметром в 92 метра.
Благодаря Галактике Циркуль, учёные смогли впервые продемонстрировать, что излучение пыли галактического ядра исходит от двух различных компонентов: внутреннего, подобного диску, компонента и более вытянутого в полярном направлении компонента. Диаметр пылевого диска в Галактике Циркуль составляет порядка 3 световых лет и великолепной согласуется с деформированным молекулярным диском.
Этот внутренний диск намного больше – его диаметр составляет не менее 6 световых лет. Астрономы способны видеть лишь внутренний край этого распределения пыли, непосредственной освещаемого излучением, исходящим из центральной области. Внутренняя воронка вытянута в полярном направлении. Её юго-восточная сторона больше затенена пылью, нежели северо-западная. Именно это приводит к значительной асимметрии и изменениям цвета в наблюдаемом излучении.
По словам Leonard Burtscher из Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics, исходя из этого, можно сделать вывод, что более крупный пыльный компонент отвечает за сокрытие центрального «двигателя» галактики и за конусоподобную форму ионизации. Он отмечает, то астрономы могут видеть лиши внутренние, непосредственно освещаемые, края этого компонента.
Существует два типа активных галактических ядер: тот, где есть прямой вид на внутреннюю часть ядра с аккреционным диском, где энергия высвобождается («центральны двигателем»), и тот, где внутренняя часть скрыта. Эта дихотомия была объяснена распределением плотного газа и пыли вокруг центрально части («тора») активного ядра, которое по форме напоминало «пончик». Если галактика обращена «лицом» к наблюдателю, то можно увидеть «центральный» двигатель непосредственно через отверстие в «торе», если же галактика обращена «боком» — то материал «тора» заслоняет вид на центр. «Тор», по предположениям учёных, играет важную роль в подаче материала к сверхмассивной черной дыре, который в последствии будет ею поглощён. Поэтому для понимания активных ядер и их роли в целом, крайне важно понять принцип работы «тора».
Хотя в настоящее время картина немного прояснилась, по-прежнему остается очень много вопросов. Например, как пылевой диск и полярная пыль сохраняют температуру всего порядка 300 К (примерно 30 С). Удивительно, но нет никаких доказательств существования более горячей пыли ближе к центру.
Gerd Weigelt, директор MPIfR и руководитель исследовательской группы по инфракрасной интерферометрии, подытоживает, что присутствие яркого дискообразного компонента и более вытянутого полярного компонента пыли не были предсказаны существующими моделями активных галактических ядер, ввиду этого необходимы новые модели, которые позволят совершенствовать представления трёхмерного распределения пыли в ядрах активных галактик.
