Астрономы запечатлели беспрецедентный вид сверхмассивной черной дыры в действии

Изображение спиральной галактики NGC 1086, полученное Очень Большим Телескопом (VLT) Европейской Южной Обсерватории. Галактика находится на расстоянии 47 миллионов световых лет и является одной из ближайших галактик с активным галактическим ядром. Автор: European Southern Observatory

Активные галактические ядра — это сверхмассивные черные дыры в центре некоторых галактик. Когда материя падает в эти черные дыры, высвобождается огромное количество энергии, что делает активные галактические ядра, или АЯГ, одним из самых энергичных явлений, которые можно наблюдать в космосе.

Астрономы из Университета Аризоны получили самые четкие прямые изображения активного ядра галактики в инфракрасном диапазоне, используя интерферометр с большим бинокулярным телескопом.

В исследовании также приняли участие исследователи из Института астрономии Макса Планка в Германии. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.

«Большой бинокулярный телескоп-интерферометр можно считать первым чрезвычайно большим телескопом, поэтому очень интересно доказать, что это возможно», — сказал Джейкоб Исбелл, научный сотрудник-постдокторант Обсерватории Стюарда при Университете Альберты и ведущий автор статьи.

В центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра. Некоторые из них считаются активными, а другие — неактивными, в зависимости от того, насколько быстро на них падает материал, сказал Исбелл. Вокруг черной дыры есть диск, который светится тем ярче, чем больше материала. Если этот аккреционный диск светится достаточно ярко, его называют активной сверхмассивной черной дырой. АЯГ, существующее в галактике NGC 1068, которая соседствует с Млечным Путем, является одним из ближайших, которые считаются активными.

Большой бинокулярный телескоп расположен на горе Грэхем к северо-востоку от Тусона. Он управляет двумя своими 8,4-метровыми зеркалами независимо, по сути функционируя как два отдельных телескопа, установленных рядом.

Большой бинокулярный телескоп-интерферометр объединяет свет от обоих зеркал, что позволяет проводить наблюдения с гораздо более высоким разрешением, чем это было бы возможно с каждым зеркалом по отдельности. Этот метод визуализации успешно использовался в прошлом для изучения вулканов на поверхности спутника Юпитера Ио. Результаты Юпитера побудили исследователей использовать интерферометр для изучения активного ядра галактики.

«AGN в галактике NGC 1068 особенно яркое, поэтому это была прекрасная возможность протестировать этот метод», — сказал Исбелл. «Это самые четкие прямые изображения AGN, сделанные до сих пор».

Команду Большого бинокулярного интерферометра возглавляет Стив Эртель, ассоциированный астроном обсерватории Стюарда. С помощью интерферометра команда смогла наблюдать несколько космических явлений, происходящих одновременно в активном галактическом ядре.

Яркий диск вокруг сверхмассивной черной дыры испускает огромное количество света, который отталкивает пыль, словно множество крошечных парусов. Это явление известно как давление излучения.

На снимках был виден пылевой, выходящий ветер, вызванный давлением излучения. Одновременно, дальше, было много материала, который был намного ярче, чем должен был быть, учитывая, что он был освещен только ярким аккреционным диском.

Сравнивая новые изображения с прошлыми наблюдениями, исследователи смогли связать это открытие с радиоструей, которая проносится через галактику, ударяя и нагревая облака молекулярного газа и пыли. Обратная связь радиоструй — это взаимодействие между мощными струями излучения и частицами, испускаемыми сверхмассивными черными дырами и их окружающей средой.

Прямая визуализация с помощью очень больших телескопов, таких как Larger Binocular Telescope Interferometer и готовящийся к запуску 83,5-футовый Giant Magellan Telescope, расположенный в Чили, позволяет одновременно различать обратную связь от радиоструи и пылевого ветра. Раньше различные процессы смешивались из-за низкого разрешения, но теперь можно увидеть их индивидуальное воздействие, сказал Исбелл.

Исследование показывает, что окружение AGN может быть сложным, а новые результаты помогают лучше понять взаимодействие AGN с их родительскими галактиками.

«Этот тип изображений можно использовать для любого астрономического объекта», — сказал Исбелл. «Мы уже начали изучать диски вокруг звезд или очень большие, эволюционировавшие звезды, которые имеют пылевые оболочки вокруг себя».

Больше информации: Direct imaging of active galactic nucleus outflows and their origin with the 23 m Large Binocular Telescope, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-024-02461-y

Источник: University of Arizona