Το συμβολόμετρο VLT του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (VLTI του ESO) παρατήρησε στο κέντρο του γαλαξία M77 ένα νέφος κοσμικής σκόνης που κρύβει μία υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Τα ευρήματα της σχετικής μελέτης επιβεβαιώνουν ορισμένες προβλέψεις που είχαν γίνει εδώ και 30 περίπου χρόνια και συμβάλλουν στην διεύρυνση των γνώσεών μας για τους «ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες».

Ο ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες (ΕΓΠ) παρατηρούνται στους πυρήνες ορισμένων γαλαξιών και ενεργοποιούνται από γιγάντιες μαύρες τρύπες, οι οποίες «τρέφονται» με τεράστιες ποσότητες κοσμικής σκόνης και αερίων. Προτού τα υλικά αυτά χαθούν για πάντα πίσω από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας, υπερθερμαίνονται σε τεράστιες θερμοκρασίες και εκλύουν απίστευτα ποσά ενέργειας, γι’ αυτό και η εκτυφλωτική λάμψη ενός ΕΓΠ υπερβαίνει συχνά την φωτεινότητα όλων των άστρων του μητρικού του γαλαξία.

Οι αστρονόμοι μελετούν αυτά τα παράξενα υπερφωτεινά αντικείμενα εδώ και τουλάχιστον μισό αιώνα. Τώρα, όμως, χάρη στο VLTI του ESO, ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τη Violeta Gámez Rosas από το Πανεπιστήμιο Leiden της Ολλανδίας, έκανε ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας τους, εστιάζοντας στον γαλαξία Μ77. Πρόκειται για έναν ραβδωτό σπειροειδή γαλαξία, περίπου 47 εκατ. έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό του Κήτους, ο ενεργός πυρήνας του οποίου κρύβεται πίσω από μεγάλες ποσότητες σκόνης. Τα αποτελέσματα της σχετικής έρευνας δημοσιεύθηκαν στις 16 Φεβρουαρίου στο επιστημονικό περιοδικό Nature.

Χάρη στις εξαιρετικά λεπτομερείς παρατηρήσεις του γαλαξιακού πυρήνα, η Gámez Rosas και η ομάδα της εντόπισαν έναν παχύ δακτύλιο κοσμικής σκόνης και αερίων, στο κέντρο του οποίου κρύβεται μία γιγάντια μαύρη τρύπα. Η ανακάλυψη αυτή παρέχει σημαντικές ενδείξεις υπέρ μίας θεωρίας που είχε προταθεί εδώ και 30 περίπου χρόνια, γνωστή ως το Ενοποιημένο Πρότυπο των ΕΓΠ.

Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν διαφορετικοί τύποι ΕΓΠ. Για παράδειγμα, κάποιοι εκπέμπουν «εκλάμψεις» ραδιοκυμάτων, ενώ κάποιοι άλλοι όχι. Άλλοι, πάλι, ΕΓΠ λάμπουν έντονα στο ορατό φως, σε αντίθεση με κάποιους άλλους, όπως ο Μ77 κ.ο.κ. Το Ενοποιημένο Πρότυπο θεωρεί ότι, παρά τις επιμέρους διαφορές τους, όλοι οι ΕΓΠ έχουν την ίδια βασική δομή, που περιλαμβάνει μία υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός δακτυλίου σκόνης.

Σύμφωνα με το πρότυπο αυτό, οποιαδήποτε διαφορά στην εμφάνιση των ΕΓΠ οφείλεται στον προσανατολισμό με τον οποίο παρατηρούμε από την Γη την μαύρη τρύπα και τον δακτύλιο που εμπεριέχουν. Ο τύπος, δηλαδή, του ΕΓΠ που παρατηρούμε, εξαρτάται από το πόσο ο παχύς δακτύλιος σκόνης «επισκιάζει» ή καλύπτει την μαύρη τρύπα, όπως την παρατηρούμε από την Γη.

«Η πραγματική φύση των νεφών σκόνης και ο ρόλος τους τόσο στην τροφοδοσία της μαύρης τρύπας όσο και στο πώς αυτή φαίνεται όταν την βλέπουμε από τη Γη ήταν κεντρικά ερωτήματα στις μελέτες των ΕΓΠ τις τελευταίες τρεις δεκαετίες», εξηγεί η Gámez Rosas, συμπληρώνοντας: «κάναμε ένα σημαντικό βήμα στην κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των ΕΓΠ».

«Οι εικόνες που ελήφθησαν με την βοήθεια του VLTI καταδεικνύουν λεπτομερώς τις αλλαγές στη θερμοκρασία και την απορρόφηση των νεφών σκόνης γύρω από τη μαύρη τρύπα», λέει ο συν-συγγραφέας Walter Jaffe, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Leiden.

Συνδυάζοντας τις αλλαγές στη θερμοκρασία της σκόνης, που προκαλούνται από την ισχυρή ακτινοβολία της μαύρης τρύπας, με τους χάρτες απορρόφησης, η ομάδα συνέθεσε μια λεπτομερή εικόνα της σκόνης και εντόπισε το σημείο όπου πρέπει να βρίσκεται η μαύρη τρύπα: η σκόνη (κατανεμημένη σε έναν παχύ εσωτερικό δακτύλιο και έναν πιο εκτεταμένο δίσκο) με τη μαύρη τρύπα τοποθετημένη στο κέντρο της στηρίζει το Ενοποιημένο Μοντέλο. Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης δεδομένα από τις συστοιχίες ραδιοτηλεσκοπίων ALMA του ESO στην Χιλή και VLBA του Εθνικού Παρατηρητηρίου Ραδιοαστρονομίας του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών των ΗΠΑ.

«Αναμένουμε ότι τα αποτελέσματά μας θα οδηγήσουν σε μια καλύτερη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των ΕΓΠ», καταλήγει η Gámez Rosas. «Θα μπορούσαν επίσης να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε καλύτερα την ιστορία του Γαλαξία μας, ο οποίος φιλοξενεί στο κέντρο του μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, που στο παρελθόν μπορεί να ήταν κι αυτή ενεργή». Οι ερευνητές επιδιώκουν τώρα να χρησιμοποιήσουν το VLTI του ESO για να βρουν περισσότερες αποδείξεις υπέρ του Ενοποιημένου Προτύπου των ΕΓΠ, εξετάζοντας ένα μεγαλύτερο δείγμα γαλαξιών.

Πηγή: Supermassive black hole caught hiding in a ring of cosmic dust | ESO

Φωτογραφία: Σε αυτή την φωτογραφία διακρίνεται η εσώτατη περιοχή του ενεργού γαλαξία Μ77, όπως απεικονίστηκε από το τηλεσκόπιο VLTI του ESO. Εξαιρετικά λεπτομερείς παρατηρήσεις του ενεργού πυρήνα εντόπισαν έναν  παχύ δακτύλιο σκόνης και αερίων, ο οποίος κρύβει την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, η πιθανότερη θέση της οποίας σημειώνεται στην εικόνα με την μαύρη κουκκίδα. Οι δύο άσπρες ελλείψεις δείχνουν την έκταση του παχέος εσωτερικού δακτυλίου σκόνης (διακεκομμένη γραμμή) και του πιο εκτεταμένου δίσκου σκόνης.

Credit: ESO/Jaffe, Gámez-Rosas et al.

 

 

π