Durante la década de 1970, los científicos confirmaron que las emisiones de radio provenientes del centro de nuestra galaxia se debían a la presencia de un agujero negro supermasivo (SMBH). Ubicada a unos 26,000 años luz de la Tierra entre la constelación de Sagitario y Scorpius, esta característica llegó a conocerse como Sagitario A *. Desde entonces, los astrónomos han llegado a comprender que la mayoría de las galaxias masivas tienen un SMBH en su centro.
Además, los astrónomos han aprendido que los agujeros negros en estas galaxias están rodeados por enormes toros giratorios de polvo y gas, que es lo que explica la energía que emiten. Sin embargo, fue solo recientemente que un equipo de astrónomos, usando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), pudo capturar una imagen del toro de gas polvoriento giratorio alrededor del agujero negro supermasivo de M77.
El estudio que detalla sus hallazgos apareció recientemente en el Letras astronómicas del diario bajo el título "ALMA revela un toro molecular denso compacto giratorio no homogéneo en el núcleo NGC 1068". El estudio fue realizado por un equipo de investigadores japoneses del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, dirigido por Masatoshi Imanishi, con la asistencia de la Universidad de Kagoshima.
Como la mayoría de las galaxias masivas, M77 tiene un Núcleo Galáctico Activo (AGN), donde el polvo y el gas se acumulan en su SMBH, lo que lleva a una luminosidad más alta de lo normal. Durante algún tiempo, los astrónomos han desconcertado la curiosa relación que existe entre las SMBH y las galaxias. Mientras que las galaxias más masivas tienen SMBH más grandes, las galaxias anfitrionas siguen siendo 10 mil millones de veces más grandes que su agujero negro central.
Esto naturalmente plantea preguntas sobre cómo dos objetos de escalas muy diferentes podrían afectarse directamente entre sí. Como resultado, los astrónomos han tratado de estudiar AGN para determinar cómo las galaxias y los agujeros negros co-evolucionan. En aras de su estudio, el equipo realizó observaciones de alta resolución de la región central de M77, una galaxia espiral barrada ubicada a unos 47 millones de años luz de la Tierra.
Usando ALMA, el equipo tomó una imagen del área alrededor del centro de M77 y pudo resolver una estructura gaseosa compacta con un radio de 20 años luz. Como se esperaba, el equipo descubrió que la estructura compacta giraba alrededor del agujero negro central de las galaxias. Como Masatoshi Imanishi explicó en un comunicado de prensa de ALMA:
“Para interpretar varias características de observación de los AGN, los astrónomos han asumido estructuras giratorias de gas polvoriento en forma de rosquilla alrededor de agujeros negros supermasivos activos. Esto se llama el "modelo unificado" de AGN. Sin embargo, la rosquilla gaseosa polvorienta es muy pequeña en apariencia. Con la alta resolución de ALMA, ahora podemos ver directamente la estructura ".
En el pasado, los astrónomos han observado el centro de M77, pero nadie ha podido resolver el toro giratorio en su centro hasta ahora. Esto fue posible gracias a la resolución superior de ALMA, así como a la selección de líneas de emisiones moleculares. Estas líneas de emisión incluyen cianuro de hidrógeno (HCN) e iones de formilo (HCO +), que emiten microondas solo en gases densos, y monóxido de carbono, que emite microondas en una variedad de condiciones.
Las observaciones de estas líneas de emisión confirmaron otra predicción hecha por el equipo, que era que el toro sería muy denso. "Observaciones previas han revelado el alargamiento este-oeste del polvoriento toro gaseoso", dijo Imanishi. "La dinámica revelada a partir de nuestros datos de ALMA coincide exactamente con la orientación rotacional esperada del toro".
Sin embargo, sus observaciones también indicaron que la distribución de gas alrededor de un SMBH es más complicada de lo que sugiere un modelo unificado simple. Según este modelo, la rotación del toro seguiría la gravedad del agujero negro; pero lo que encontraron Imanishi y su equipo indicó que el gas y el polvo en el toro también exhiben signos de movimiento altamente aleatorio.
Esto podría ser una indicación de que el AGN en el centro de M77 tenía una historia violenta, que podría incluir la fusión con una pequeña galaxia en el pasado. En resumen, las observaciones del equipo indican que las fusiones galácticas pueden tener un impacto significativo en cómo se forman y se comportan los AGN. A este respecto, sus observaciones del toro de M77 ya están proporcionando pistas sobre la historia y evolución de la galaxia.
El estudio de las SMBH, aunque intensivo, también es muy desafiante. Por un lado, el SMBH más cercano (Sagitarrius A *) es relativamente silencioso, con solo una pequeña cantidad de gas acumulándose sobre él. Al mismo tiempo, está ubicado en el centro de nuestra galaxia, donde está oscurecido por el polvo, el gas y las estrellas que intervienen. Como tal, los astrónomos se ven obligados a mirar a otras galaxias para estudiar cómo coexisten las SMBH y sus galaxias.
Y gracias a décadas de estudio y mejoras en la instrumentación, los científicos están comenzando a tener una idea clara de estas regiones misteriosas por primera vez. Al poder estudiarlos en detalle, los astrónomos también están obteniendo información valiosa sobre cómo esos agujeros negros masivos y sus estructuras anilladas podrían coexistir con sus galaxias con el tiempo.
