Молекулы прячутся от радиации в карманах вокруг сверхмассивной черной дыры

Исследователи при помощи радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) открыли в галактике NGC 1068, также известной астрономам-любителям как M77, области космического пространства, в которых органические молекулы таинственным образом способны переносить высокоэнергетическое излучение, идущее со стороны сверхмассивной черной дыры (ЧД), лежащей в центре галактики.

Считается, что сложные углеродсодержащие молекулы легко разлагаются под действием жестких рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, пронизывающих космическое пространство в окрестностях сверхмассивных ЧД. Однако новые научные данные, полученные при помощи радиотелескопа ALMA, свидетельствуют о том, что даже в этих активных областях существуют довольно спокойные регионы, где, защищенные от жесткого излучения, находятся молекулы органических веществ.

Астрономы уже давно изучают спектры молекул вещества, окружающего сверхмассивные ЧД, причем изучению подвергаются как молекулы так называемого «околоядерного диска» ЧД — кольца из газа и пыли, в котором материя падает по спирали на ЧД — так и молекулы близлежащих областей с высокой звездообразовательной активностью. Изучение этих областей имеет большое значение для понимания эволюции галактик.

Чтобы лучше понять высокоэнергетические окрестности сверхмассивных ЧД, группа исследователей во главе с Шуро Такано из Национальной обсерватории Японии и Таку Накаима из Нагойского университета изучала спиральную галактику М77, расположенную на расстоянии в 47 миллионов световых лет от нас в созвездии Кита.

Известно, что в центре этой галактики лежит активная сверхмассивная ЧД, а значит, вокруг ЧД имеется довольно обширный околоядерный диск. Этот диск, в свою очередь, окружен звездообразовательной областью в форме кольца диаметром около 3500 световых лет.

К своему удивлению, астрономы в ходе исследования обнаружили в звездообразовательном облаке молекулы монооксида углерода, а в околоядерном диске — сложные органические молекулы, такие как цианоацетилен и ацетонитрил. Впрочем, такие органические молекулы как моносульфид углерода и метанол оказались распределены как в околоядерном диске галактики, так и в торообразном звездообразовательном облаке. Такое распределение на первый взгляд кажется противоречащим здравому смыслу, поскольку в более близком к ЧД околоядерном диске должны поддерживаться очень жесткие условия, и наличие там сложных органических молекул кажется маловероятным. Однако более подробное исследование наблюдаемого явления показало ученым, что пыль и газ околоядерного диска могут закрывать собой некоторые его области, формируя своего рода «карманы», где укрываются от жесткого излучения органические молекулы, в то время как в звездообразовательных областях с пониженной плотностью пыли и газа органические молекулы остаются незащищенными и легко разрушаются под действием высокоэнергетических лучей.

Исследование было опубликовано в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan.