Астрономы впервые увидели тор сверхмассивной черной дыры

С помощью телескопа VLA (Very Large Array, Сверхбольшая Антенная Решетка), расположенного в американском штате Нью-Мексико, астрономы из Национальной радиоастрономической обсерватории смогли впервые увидеть и получить четкие изображения тора одной из двух сверхмассивных черных дыр в центре радиогалактики Лебедь А. Как указывается в статье, опубликованной в журнале Astrophysical Journal Letters, данное наблюдение подтверждает теорию о «едином» происхождении всех типов квазаров.

Согласно современным представлениям, в центре каждой галактики во Вселенной находится сверхмассивная черная дыра, поглощаются материю (газ и пыль) из аккреционного диска вокруг нее. Часть этой материи время от времени выбрасывается черной дырой в виде джета – тонкого пучка газа, разогнанного почти до световой скорости, и обладающего колоссальным объемом энергии в виде оптического и рентгеновского излучения.

Теории и компьютерное моделирование говорят о том, что сама черная дыра и ее аккреционный диск заключены в еще один очень плотный «слой» материи в виде «бублика» или тороида также из газа и пыли, который мешает распространению излучению джетов, а также удерживает газ и пыль, находящиеся внутри аккреционного диска. Благодаря его наличию, даже похожие между собой галактики будут выглядеть для нас совершенно по-разному, если смотреть на них «сбоку» или «сверху». Таким образом появилось предположение, что все активные галактики, в чьих центрах присутствуют квазары или блазары, мы видим со стороны отверстия в этом «бублике», а выбросы черных дыр в более спокойных скоплениях звезд скрыты от нашего взора коконом из пыли и газа.

Некоторые астрономы с таким объяснением не согласны, считая, что различие в облике галактик связаны с пока неизвестными науке особенностями устройства их ядер. Крис Карилли и его команда астрофизиков из Национальной радиоастрономической обсерватории в свою очередь смогли доказать, что скептики ошибаются в этом вопросе. К такому выводу ученых подвело наблюдение за центральной частью галактики Лебедь А, исследование которой проводилось с помощью радиотелескопа VLA.

Пару лет назад та же группа ученых в буквальном смысле случайно обнаружила в этой галактике наличие еще одной сверхмассивной черной дыры. Открытие было сделано в ходе калибровки оборудования телескопа, которое к тому моменту прошло очередную модернизацию. Исследователи решили детально изучить оба объекта в центре Лебедя А и попытаться определить следы их возможного взаимодействия.

Благодаря повышенной чувствительности и разрешающей способности нового оборудования VLT, астрономы смогли получить первые четкие изображения скопления газа и пыли в форме тороида вокруг одной из черных дыр и ее аккреционного диска. Наблюдение за этими объектами проводилось на разных частотах. Затем полученные изображения объединили, отфильтровав информацию, связанную с излучением самой черной дыры и ее диска аккреции. Благодаря таким манипуляциям ученые смогли увидеть дискообразную структуру, расположенную в удалении от предполагаемого центра черной дыры. Исследователи поясняют, что радиус этой структуры составляет около 860 световых лет, а толщина – около 900 световых лет.

Ученые не уверенны, какую именно структуру имеет этот тор, однако расчет соотношения его яркости и предположительной плотности указывают на то, что она может быть неоднородной. По мнению исследователей, «бублик» состоит из небольших скоплений облаков газа и пыли, обладающих разными степенями ионизации и плотности.

Карилли и его команда считают, что их исследование полностью подтверждает теорию об общем происхождении всех типов квазаров. В дальнейшем, с помощью других телескопов, ученые планируют выяснить химический состав и структуру тора этой черной дыры.

«Мы рады, что наконец-то смогли увидеть своими глазами объект, в чьем существовании мы были давно убеждены. Для того, чтобы понять его точный состав и форму, нам потребуется провести новые наблюдения. Например, с помощью телескопа ALMA мы сможем составить карту распределения пыли и газа внутри него», — добавляет Карилли.