SOFIA obserwuje chłodny pył wokół aktywnych czarnych dziur

Badacze z University of Texas w San Antonio pracujący na teleskopie SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) odkryli, że pył otaczający aktywne czarne dziury jest dużo bardziej kompaktowy niż wcześniej uważano.

Większość, jeżeli nie wszystkie, dużych galaktyk zawiera supermasywne czarne dziury w swoich centrach. Wiele z tych czarnych dziur jest stosunkowo cichych i nieaktywnych, tak jak chociażby czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej. Niemniej jednak, niektóre supermasywne czarne dziury aktualnie pożerają znaczne ilości materii opadającej na nie powodując uwalnianie przy tym ogromnych ilości energii. Owe aktywne czarne dziury nazywane są aktywnymi jądrami galaktycznymi.

Wcześniejsze badania wskazywały, że wszystkie aktywne jądra galaktyczne charakteryzują się podobną strukturą. Modele wskazują, że aktywne jądra galaktyczne otoczone są strukturami pyłowymi o kształcie torusa (pączka z dziurką) w którego centrum jest supermasywna czarna dziura. Wykorzystując do badań instrument FORCAST (Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope), zespół badaczy obserwował emisję w podczerwieni wokół 11 supermasywnych czarnych dziur w aktywnych jądrach galaktycznych znajdujących się w odległości 100 milionów lat świetlnych lub więcej od Ziemi, określając przy tym ich rozmiary, przezroczystość i rozkład pyłu w każdym torusie.

W artykule naukowym opublikowanym w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, badacze donoszą, że torusy są 30% mniejsze od przewidywań, a szczyt emisji w podczerwieni występuje na nawet dłuższych falach podczerwonych niż wcześniej szacowano. Oznacza to, że pył przesłaniający centralną czarną dziurę jest bardziej kompaktowo upakowany niż wcześniej uważano.

Wyniki badań wskazują także, że aktywne jądra galaktyczne emitują większość energii na długościach fali nie obserwowanych z Ziemi ponieważ są one pochłaniane przez parę wodną obecną w atmosferze Ziemi. SOFIA lata nad 99% pary wodnej, dzięki czemu badacze mogą scharakteryzować własności  ukształtowanych w torusy struktur pyłowych w zakresie dalekiej podczerwieni.

Korzystając z możliwości obserwatorium SOFIA byliśmy w stanie uzyskać najlepsze, przestrzennie szczegółowe na tej długości fal dane obserwacyjne,  które pozwoliły nam na nowe odkrycia w zakresie charakteryzacji torusów pyłowych w aktywnych jądrach galaktycznych –  mówi Lindsay Fuller, doktorantka na University of Texas w San Antonio i główna autorka artykułu.

Niezbędne są dalsze obserwacje, które pozwolą określić czy całość obserwowanego promieniowania pochodzi z torusa czy też inne komponenty dokładają swój udział do całkowitej emisji aktywnych jąder galaktycznych. Enrique Lopez-Rodriguez, główny badacz tego projektu i naukowiec w Universities Space Research Center  mówi: Naszym kolejnym celem będzie wykorzystanie obserwatorium SOFIA do obserwowania większej próbki aktywnych jąder galaktycznych i na dłuższych falach. To pozwoli nam na nałożenie dokładniejszych ograniczeń na strukturę fizyczną pyłowego otoczenia aktywnych jąder galaktycznych.

SOFIA to w rzeczywistości Boeing 747 SP zmodyfikowany tak, aby na jego pokładzie zmieścił się 2,5-metrowej średnicy teleskop. To wspólny projekt NASA i niemieckiego DLR.

Źródło: NASA