Bildekreditt: ESO
Å oppfylle en gammel drøm om astronomer, observasjoner med Very Large Telescope Interferometer (VLTI) ved ESO Paranal Observatory (Chile) har nå gjort det mulig å få et klart bilde av de umiddelbare omgivelsene til det sorte hullet i sentrum av en aktiv galakse . De nye resultatene gjelder spiralgalaksen NGC 1068, som ligger i en avstand på omtrent 50 millioner lysår.
De viser en konfigurasjon av relativt varmt støv (ca. 50 ° C) som måler 11 lysår på tvers og 7 lysår tykt, med en indre, varmere sone (500 ° C), omtrent 2 lysår bred.
Disse bildebehandlingene og spektrale observasjonene bekrefter den nåværende teorien om at sorte hull i sentrum av aktive galakser er omsluttet av en tykk smultringformet struktur av gass og støv som kalles en "torus".
For denne storslåtte studien, den første av sitt slag av et ekstragalaktisk objekt ved hjelp av lang baseline infrarød interferometri, brukte et internasjonalt team av astronomer [2] det nye MIDI-instrumentet i VLTI-laboratoriet. Den ble designet og konstruert i et samarbeid mellom tyske, nederlandske og franske forskningsinstitutter [3].
Ved å kombinere lyset fra to 8,2 m VLT-enhetsteleskoper under to observasjonsløp i henholdsvis juni og november 2003, ble det oppnådd en maksimal oppløsning på 0,013 buer, tilsvarer omtrent 3 lysår i avstanden til NGC 1068. Infrarøde spektre av det ble oppnådd en sentral region av denne galaksen som indikerer at det oppvarmede støvet sannsynligvis er av aluminiumsilikatsammensetning.
De nye resultatene er publisert i en forskningsartikkel som vises i 6. mai 2004, utgaven av det internasjonale forskningstidsskriftet Nature.
NGC 1068 - en typisk aktiv galakse
Aktive galakser er blant de mest spektakulære objektene på himmelen. Deres kompakte kjerner (AGN = Active Galaxy Nuclei) er så lysende at de kan overliste hele galaksen; "Kvasarer" utgjør ekstreme tilfeller av dette fenomenet. Disse kosmiske objektene viser mange interessante observasjonsegenskaper over hele det elektromagnetiske spekteret, alt fra radio til røntgenemisjon.
Det er nå mye som tyder på at den endelige kraftstasjonen for disse aktivitetene har sitt utspring i supermassive sorte hull med masser opptil tusenvis av millioner ganger massen til vår sol, jfr. for eksempel ESO PR 04/01. Den i Melkeveis galaksen har bare rundt 3 millioner solmasser, jfr. ESO PR 17/02. Det sorte hullet antas å bli matet fra en tett såret tilskuddsskive av gass og støv som omgir det. Materiale som faller mot slike sorte hull vil komprimeres og varmes opp til enorme temperaturer. Denne varme gassen stråler en enorm mengde lys, og får den aktive galakse-kjernen til å skinne så sterkt.
NGC 1068 (også kjent som Messier 77) er blant de lyseste og mest aktive galakser. Ligger i stjernebildet Cetus (Hvalen) i en avstand på omtrent 50 millioner lysår, det ser ut som en ganske normal, spaltet spiralgalakse. Kjernen i denne galaksen er imidlertid veldig lysende, ikke bare i optisk, men også i ultrafiolett lys og røntgenlys. Et svart hull med en masse som tilsvarer omtrent 100 millioner ganger massen av solen vår, er nødvendig for å gjøre rede for kjernefysisk aktivitet i NGC 1068.
VLTI-observasjonene
Nattene 14. til 16. juni 2003 gjennomførte et team av europeiske astronomer [2] en første serie observasjoner for å verifisere det vitenskapelige potensialet til det nylig installerte MIDI-instrumentet på VLTI. De studerte også den aktive galaksen NGC 1068. Allerede ved dette første forsøket var det mulig å se detaljer nær midten av dette objektet, jfr. ESO PR 17/03.
MIDI er følsom for lys med en bølgelengde nær 10? M, dvs. i det midtinfrarøde spektrale området (“termisk infrarød”). Med avstander mellom de medvirkende teleskopene ("baselinjer") på opptil 200 m, kan MIDI nå en maksimal vinkeloppløsning (bildeskarphet) på omtrent 0,01 bue. Like viktig, ved å kombinere lysstrålene fra to 8,2 m VLT-enhetsteleskoper, lar MIDI nå for første gang utføre infrarød interferometri av relativt svake objekter utenfor vår egen galakse, Melkeveien.
Med sin høye følsomhet for termisk stråling er MIDI ideelt egnet til å studere materiale i de svært skjulte områdene nær et sentralt svart hull og oppvarmet av sin ultrafiolette og optiske stråling. Energien som absorberes av støvkornene, utstråles deretter med lengre bølgelengder i det termiske infrarøde spektrale området mellom 5 og 100 pm.
Den sentrale regionen i NGC 1068
Ytterligere interferometriske observasjoner ble sikret i november 2003 ved en grunnlinje på 42 moh. Etter en nøye analyse av alle data, har den oppnådde romlige oppløsningen (skarphet i bildet) og de detaljerte spektra tillatt astronomene å studere strukturen i den sentrale regionen NGC 1068.
De oppdager tilstedeværelsen av en innerste, relativt "varm" sky av støv, oppvarmet til ca. 500C og med en diameter lik eller mindre enn den oppnådde bildeskarpheten, dvs. ca. 3 lysår. Det er omgitt av et kjøligere, støvete område, med en temperatur på omtrent 50 ° C, som måler 11 lysår på tvers og rundt 7 lysår tykk. Dette er mest sannsynlig den forutsagte sentrale, skiveformede skyen som roterer rundt det sorte hullet.
Den sammenlignende tykkelsen på den observerte strukturen (tykkelsen er ~ 65% av diameteren) er av spesiell relevans ved at den bare kan forbli stabil hvis den utsettes for en kontinuerlig injeksjon av bevegelsesenergi. Ingen av de nåværende modellene for sentrale regioner i aktive galakser gir imidlertid en overbevisende forklaring på dette.
MIDI-spektra, som dekker bølgelengdeintervallet fra 8 - 13,5 m m, gir også informasjon om støvkornens mulige sammensetning. Den mest sannsynlige bestanddelen er kalsiumaluminiumsilikat (Ca2Al2SiO7), en art med høy temperatur som også finnes i de ytre atmosfærene til noen supergigantiske stjerner. Fortsatt kan ikke disse pilotobservasjonene utelukke andre typer støv som ikke er olivin.
Originalkilde: ESO News Release
