Przejdź do treści

VLA tworzy pierwszy bezpośredni obraz kluczowej struktury potężnych galaktyk radiowych

img

Astronomowie wykorzystali VLA do stworzenia pierwszego bezpośredniego obrazu pyłowej struktury o kształcie pączka otaczającej supermasywną czarną dziurę w jądrze jednej z najpotężniejszych galaktyk radiowych we Wszechświecie – struktura postulowana przez teoretyków prawie cztery dekady temu jako istotny element takich obiektów.

Naukowcy badali Cygnus A, galaktykę oddaloną o ok. 760 mln lat świetlnych od Ziemi. Galaktyka kryje w swoim jądrze czarną dziurę, która jest 2,5 mld razy masywniejsza niż Słońce. Ponieważ potężne przyciąganie grawitacyjne czarnej dziury wciąga otaczającą ją materię, napędza także superszybkie strumienie materii przemieszczające się na zewnątrz z prędkością niemal równą prędkości światła, tworząc spektakularne „płaty” jasnej emisji radiowej.

„Silniki centralne” zasilane czarnymi dziurami wytwarzające jasną emisję o różnych długościach fali i strumienie rozciągające się daleko poza galaktykę, są wspólne dla wielu galaktyk, ale gdy są obserwowane wykazują różne właściwości. Różnice te doprowadziły do różnych nazw, takich jak kwazary, blazary lub galaktyki Seyferta. Aby wyjaśnić różnice, teoretycy skonstruowali „ujednolicony model” ze wspólnym zestawem cech, które miałyby różne właściwości w zależności od kąta, pod jakim są obserwowane.

Zunifikowany model obejmuje centralną czarną dziurę, rotujący dysk z opadającej materii otaczającej czarną dziurę oraz strumienie pędzące na zewnątrz z biegunów dysku. Ponadto, aby wyjaśnić, dlaczego ten sam typ obiektu wygląda inaczej, gdy patrzy się pod różnymi kątami, dołączono gruby, pyłowy torus otaczający części wewnętrzne. Patrząc z boku torus zasłania niektóre cechy, co prowadzi do widocznych różnic w stosunku do obserwatora nawet w przypadku wewnętrznie podobnych obiektów. Astronomowie ogólnie nazywają ten zestaw właściwości aktywnym jądrem galaktycznym (AGN).

„Torus jest istotną częścią zjawiska AGN i istnieją dowody na takie struktury w pobliskim AGN o niższej jasności, ale nigdy wcześniej nie widzieliśmy go bezpośrednio w tak jasno emitującej galaktyce radiowej. Torus pomaga wyjaśnić, dlaczego obiekty znane pod różnymi nazwami są w rzeczywistości tym samym, obserwowanym z różnej perspektywy” – powiedział Chris Carilli z National Radio Astronomy Observatory (NRAO).

W latach 50. astronomowie odkryli obiekty, które silnie emitowały fale radiowe, ale wyglądały jak punkty, podobne do odległych gwiazd, gdy później zaobserwowano je przy użyciu teleskopów optycznych. W 1963 r. Maarten Schmidt z Caltech odkrył, że jeden z tych obiektów jest bardzo odległy, i wkrótce nastąpiło wiele podobnych odkryć. Aby wyjaśnić, jak te obiekty, nazwane kwazarami, mogą być tak jasne, teoretycy sugerowali, że muszą uderzać w ogromną energię grawitacyjną supermasywnych czarnych dziur. Kombinacja czarnej dziury, rotującego dysku zwanego dyskiem akrecyjnym oraz dżetów została określona jako „silnik centralny” odpowiedzialny za obfite wyładowania energii tych obiektów. 

Ten sam typ silnika centralnego pojawił się również jako wyjaśnienie wydajności innych typów obiektów, w tym galaktyk radiowych, blazarów i galaktyk Seyferta. Jednak każdy z nich wykazywał inny zestaw właściwości. Teoretycy pracowali nad stworzeniem „schematu unifikacji”, aby wyjaśnić, jak te same rzeczy mogą wyglądać różnie. W 1977 r. jako jeden z elementów tego schematu zaproponowano zasłonięcie przez pył. W artykule z 1982 r. Robert Antonucci z University of California w Santa Barbara przedstawił rysunek nieprzezroczystego torusa otaczającego silnik centralny. Od tego momentu zasłaniający torus był wspólną cechą ujednoliconego widoku astronomów na wszystkie typy AGN.

Bezpośrednie obserwacje VLA ujawniły gaz w torusie Cygnus A, który ma promień prawie 900 lat świetlnych. Długotrwałe modelowania torusa sugerują, że pył znajduje się w obłokach osadzonych w gazie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
VLA Makes First Direct Image of Key Feature of Powerful Radio Galaxies

Źródło: NRAO

Na zdjęciu: Wizja artystyczna pyłowego torusa otaczającego supermasywną czarną dziurę, dysk materii krążącej wokół czarnej dziury i strumienie materii wyrzucanej przez dysk w centrum galaktyki. Źródło: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF