1970. aastatel kinnitasid teadlased, et meie galaktika keskpunktist tulev raadioemissioon oli tingitud supermassiivse musta augu (SMBH) olemasolust. Asudes Maagost Amburi ja Scorpiuse tähtkuju vahel umbes 26 000 valgusaasta kaugusel, hakati seda funktsiooni nimetama Ambur A *. Sellest ajast peale on astronoomid mõistnud, et enamiku massiivsete galaktikate keskmes on SMBH.
Veelgi enam, astronoomid on õppinud, et nendes galaktikates olevad mustad augud on ümbritsetud massiivsete pöörlevate tolmu ja gaasi torudega, mis on nende poolt kulutatud energia. Kuid alles hiljuti suutis Atacama suure millimeetri / submillimeetri massiivi (ALMA) kasutav astronoomide meeskond jäädvustada pildi pöörleva tolmuse gaasi torust M77 supermassiivse musta augu ümber.
Nende tulemusi üksikasjalikult kirjeldav uuring ilmus hiljuti ajakirjas Astronoomilised ajakirjade kirjad pealkirja all “ALMA paljastab NGC 1068 tuumas ebahomogeense kompaktse pöörleva tihedusega molekulaarse tooriku”. Uuringu viis läbi Kagoshima ülikooli kaasabil Jaapani Riikliku Astronoomilise Vaatluskeskuse Jaapani teadlaste meeskond, mida juhtis Masatoshi Imanishi.
Nagu enamikul massiivsetest galaktikatest, on ka M77-l aktiivne galaktiline tuum (AGN), kus selle SMBH-le koguneb tolmu ja gaasi, mis põhjustab normaalsest suurema heleduse. Juba mõnda aega on astronoomid hämmingus SMBH-de ja galaktikate vahelise uudishimuliku suhte üle. Kui massiivsematel galaktikatel on suuremad SMBH-d, siis vastuvõtvad galaktikad on endiselt 10 miljardit korda suuremad kui nende keskne must auk.
See tekitab loomulikult küsimusi selle kohta, kuidas kaks tohutult erineva ulatusega objekti võiksid üksteist otseselt mõjutada. Selle tulemusel on astronoomid otsinud AGN-i uurida, et teha kindlaks, kuidas galaktikad ja mustad augud koos arenevad. Uuringu huvides viis töörühm läbi kõrglahutusega vaatlusi M77 keskpunktist - aegunud spiraalgalaktikast, mis asub Maast umbes 47 miljoni valgusaasta kaugusel.
ALMA abil kujutas meeskond M77 keskpunkti ümbritsevat piirkonda ja suutis lahendada kompaktse gaasilise struktuuri raadiusega 20 valgusaastat. Ootuspäraselt leidis meeskond, et kompaktne struktuur tiirleb ümber galaktikate keskse musta augu. Nagu Masatoshi Imanishi selgitas ALMA pressiteates:
„AGN-de erinevate vaatlusomaduste tõlgendamiseks on astronoomid oletanud, et aktiivsete supermassiivsete mustade aukude ümber pöörlevad tolmuses gaasis sõõrikujulised struktuurid. Seda nimetatakse AGN-i ühtseks mudeliks. Tolmune gaasiline sõõrik on välimuselt siiski väga pisike. ALMA suure eraldusvõimega näeme nüüd struktuuri otse. ”
Varem on astronoomid täheldanud M77 keskpunkti, kuid seni pole keegi suutnud lahendada selle keskpunkti pöörlevat torust. See sai võimalikuks tänu ALMA paremale eraldusvõimele ja molekulaarsete emissiooniliinide valimisele. Nende emissiooniliinide hulka kuuluvad vesiniktsüaniid (HCN) ja formüülioonid (HCO +), mis eraldavad mikrolaineid ainult tihedas gaasis, ja süsinikmonooksiid - mis eraldab mikrolaineid erinevates tingimustes.
Nende emissiooniliinide tähelepanekud kinnitasid veel ühte meeskonna tehtud ennustust, mille kohaselt torus on väga tihe. "Varasemad vaatlused on näidanud tolmuse gaasilise toruse ida-lääne venivust," ütles Imanishi. "Meie ALMA andmetest ilmnenud dünaamika vastab täpselt toruse eeldatavale pöörlemissuunale."
Kuid nende tähelepanekud näitasid ka, et gaasi jaotamine SMBH ümber on keerulisem, kui soovitab lihtne ühtne mudel. Selle mudeli järgi järgiks toori pöörlemine musta augu raskust; kuid see, mida Imanishi ja tema meeskond leidsid, näitasid, et torus olev gaas ja tolm näitavad ka väga juhusliku liikumise märke.
See võib olla märk sellest, et M77 keskmes asuval AGN-il oli vägivaldne ajalugu, mis võib hõlmata ühinemist väikese galaktikaga minevikus. Lühidalt, meeskonna tähelepanekud näitavad, et galaktilistel ühinemistel võib olla oluline mõju AGNide moodustamisele ja käitumisele. Sellega seoses pakuvad nende tähelepanekud M77 torude kohta juba vihjeid galaktika ajaloo ja arengu kohta.
SMBH-de uurimine on intensiivne, kuid samas ka väga keeruline. Ühest küljest on lähim SMBH (Sagitarrius A *) suhteliselt vaikne, sinna koguneb vaid väike kogus gaasi. Samal ajal asub see meie galaktika keskmes, kus seda varjavad sekkuvad tolm, gaasid ja tähed. Seetõttu on astronoomid sunnitud uurima teisi galaktikaid, et uurida, kuidas SMBH-d ja nende galaktikad eksisteerivad.
Ja tänu aastakümnete pikkustele uuringutele ja aparaatide täiustamisele on teadlased hakanud esimest korda neist salapärastest piirkondadest selget pilku heitma. Võimaldades neid üksikasjalikult uurida, saavad astronoomid ka väärtusliku ülevaate sellest, kuidas sellised massiivsed mustad augud ja nende rõngastatud struktuurid võiksid aja jooksul nende galaktikatega koos eksisteerida.
