Durante gli anni '70, gli scienziati hanno confermato che le emissioni radio provenienti dal centro della nostra galassia erano dovute alla presenza di un Supermassive Black Hole (SMBH). Situata a circa 26.000 anni luce dalla Terra tra la costellazione del Sagittario e dello Scorpione, questa caratteristica divenne nota come Sagittario A *. Da quel momento, gli astronomi hanno capito che la maggior parte delle galassie di massa ha un SMBH al loro centro.
Inoltre, gli astronomi hanno imparato che i buchi neri in queste galassie sono circondati da enormi torri rotanti di polvere e gas, che è ciò che spiega l'energia che emettono. Tuttavia, è stato solo di recente che un team di astronomi, utilizzando l'Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), è stato in grado di catturare un'immagine del toro polveroso rotante attorno al buco nero supermassiccio di M77.
Lo studio che dettaglia i loro risultati recentemente è apparso nel Lettere astronomiche sotto il titolo "ALMA rivela un toro molecolare denso rotante compatto disomogeneo al NGC 1068 Nucleus". Lo studio è stato condotto da un team di ricercatori giapponesi dell'Osservatorio astronomico nazionale del Giappone, guidato da Masatoshi Imanishi, con l'assistenza dell'Università di Kagoshima.
Come la maggior parte delle galassie di massa, M77 ha un nucleo galattico attivo (AGN), dove polvere e gas vengono accumulati sul suo SMBH, portando a una luminosità superiore alla normale. Per un po 'di tempo, gli astronomi hanno lasciato perplessi il curioso rapporto che esiste tra SMBH e galassie. Mentre le galassie più grandi hanno SMBH più grandi, le galassie ospiti sono ancora 10 miliardi di volte più grandi del loro buco nero centrale.
Ciò solleva naturalmente domande su come due oggetti di scale molto diverse potrebbero influenzarsi direttamente a vicenda. Di conseguenza, gli astronomi hanno cercato di studiare l'AGN per determinare come si evolvono le galassie e i buchi neri. Per motivi di studio, il team ha condotto osservazioni ad alta risoluzione della regione centrale di M77, una galassia a spirale sbarrata situata a circa 47 milioni di anni luce dalla Terra.
Utilizzando ALMA, il team ha ripreso l'area intorno al centro di M77 e sono stati in grado di risolvere una struttura gassosa compatta con un raggio di 20 anni luce. Come previsto, il team ha scoperto che la struttura compatta ruotava attorno al buco nero centrale delle galassie. Come ha spiegato Masatoshi Imanishi in un comunicato stampa di ALMA:
“Per interpretare varie caratteristiche osservative degli AGN, gli astronomi hanno assunto strutture rotanti simili a ciambelle di gas polveroso attorno a buchi neri supermassicci attivi. Questo è chiamato il "modello unificato" di AGN. Tuttavia, la ciambella gassosa polverosa ha un aspetto molto piccolo. Con l'alta risoluzione di ALMA, ora possiamo vedere direttamente la struttura. "
In passato, gli astronomi hanno osservato il centro di M77, ma finora nessuno è stato in grado di risolvere il toro rotante al suo centro. Ciò è stato reso possibile grazie alla risoluzione superiore di ALMA e alla selezione delle linee di emissioni molecolari. Queste linee di emissioni includono acido cianidrico (HCN) e ioni formile (HCO +), che emettono microonde solo in gas denso, e monossido di carbonio - che emette microonde in una varietà di condizioni.
Le osservazioni di queste linee di emissione hanno confermato un'altra previsione fatta dal team, secondo cui il toro sarebbe stato molto denso. "Precedenti osservazioni hanno rivelato l'allungamento est-ovest del toro gassoso polveroso", ha detto Imanishi. "La dinamica rivelata dai nostri dati ALMA concorda esattamente con l'orientamento rotazionale atteso del toro."
Tuttavia, le loro osservazioni hanno anche indicato che la distribuzione di gas attorno a un SMBH è più complicata di quanto suggerisca un semplice modello unificato. Secondo questo modello, la rotazione del toro avrebbe seguito la gravità del buco nero; ma ciò che Imanishi e il suo team hanno scoperto indicano che anche gas e polvere nel toro mostrano segni di movimento altamente casuale.
Questi potrebbero indicare che l'AGN al centro di M77 aveva una storia violenta, che in passato poteva includere la fusione con una piccola galassia. In breve, le osservazioni del team indicano che le fusioni galattiche possono avere un impatto significativo sul modo in cui gli AGN si formano e si comportano. A questo proposito, le loro osservazioni sul toro degli M77 stanno già fornendo indizi sulla storia e l'evoluzione della galassia.
Lo studio degli SMBH, sebbene intenso, è anche molto impegnativo. Da un lato, il SMBH più vicino (Sagitarrius A *) è relativamente silenzioso, con solo una piccola quantità di gas che si accumula su di esso. Allo stesso tempo, si trova al centro della nostra galassia, dove è oscurato dall'intervento di polvere, gas e stelle. Pertanto, gli astronomi sono costretti a guardare altre galassie per studiare come coesistono SMBH e le loro galassie.
E grazie a decenni di studio e miglioramenti nella strumentazione, gli scienziati stanno iniziando a vedere per la prima volta chiaramente queste misteriose regioni. Potendo studiarli in dettaglio, gli astronomi stanno anche ottenendo preziose informazioni su come tali enormi buchi neri e le loro strutture ad anello possano coesistere con le loro galassie nel tempo.
