Чёрная дыра в 10 миллионов солнечных масс.⁠⁠

Японский телескоп Субару работает.

https://www.naoj.org/Pressrelease/2017/10/30/index.html

Галактика Messier 77 (M77) известна своим супер-активным ядром, которое высвобождает огромную энергию по электромагнитному спектру, начиная от рентгеновского излучения до радиоволн. Тем не менее, несмотря на свое высокоактивное ядро, Галактика выглядит как любая нормальная  спиральная галактика. Нет никакого визуального признака того, что заставляет её центральную область излучать так силльно и по всему спектру. Давно стало загадкой, почему так активен только Центр М77. Астрономы подозревают давнее событие, связанное с тонущей черной дырой, которая могла стимулировать ядро к высокой активности.

Для проверки своих представлений о том, почему Центр  M77 имеет огромное количество радиации, группа исследователей из Национальной астрономической обсерватории Японии и открытого университета Японии использовали телескоп Subaru для изучения M77. Беспрецедентный глубокий образ галактики свидетельствует о скрытом незначительном слиянии миллиарды лет назад. Открытие дает важные доказательства для понимания слияния активных ядер галактик.

Galaxy Messier 77 (NGC 1068) известен тем, что укрывает активное ядро в своем ядре, которое высвобождает огромное количество энергии. Существование таких активных галактик в соседней Вселенной впервые было отмечено американским астрономом Карлом Сейфертом более 70 лет назад. В настоящее время их называют Сейфертовскими галактиками. Астрономы считают, что источником такой мощной активности является гравитационная энергия, высвобождаемая из перегретой материи, падающей на сверхмассивную черную дыру (SMBH), которая находится в центре галактики хозяина. Предполагаемая масса такого SMBH для M77 примерно в 10 миллионов раз больше, чем у Солнца.

Требуется огромное количество газа, сброшенного на центральную черную дыру, чтобы создать такие сильные энергии. Это может показаться легкой задачей, но на самом деле это очень сложно. Газ в галактическом диске будет циркулировать быстрее и быстрее, как спирали в непосредственной близости от SMBH. Затем в какой-то момент "центробежная сила" уравновешивается гравитационным притяжением SMBH. Это фактически предотвращает падение газа в центр. Ситуация подобна воде стекающей из ванны. Если воронка воды при сливе быстро вращается, слив резко замедляется.

Итак, как можно удалить угловой момент ускорения для газа, кружащегося вблизи активного галактического ядра? Нахождение ответа на этот вопрос является одной из больших проблем для исследователей сегодня.

Предсказание 18 Лет Назад

В 1999 году профессор Йошиаки Танигути (в настоящее время в открытом университете Японии), руководитель группы текущего исследования Subaru, опубликовал статью о механизме движения активного ядра галактик Сейферта, таких как M 77. Он отметил, что прошедшее событие – "незначительное слияние", когда принимающая Галактика съела свою "спутниковую" галактику (маленькую галактику с низкой массой, вращающуюся вокруг нее),-станет ключом к активации ядра Сейферта.

Обычно небольшое слияние просто разрушает галактику с низким уровнем массы. Полученный мусор поглощается в диск более массивной галактики, прежде чем он приближается к центру. Поэтому он не рассматривался в качестве основного драйвера для активности ядра. "Однако ситуация может быть совершенно другой, если спутниковая Галактика имеет меньшую по размерам SMBH в своем центре, - предлагает профессор Танигути," потому что черная дыра никогда не может быть разорвана. Если он существует, он должен в конечном итоге погрузиться в центр принимающей галактики."

Погружение SMBH со спутниковой галактики в конечном итоге создаст помехи во вращающемся газовом диске вокруг SMBH главной галактики. Затем захваченный газ в устремится в центральную SMBH, высвобождая огромную гравитационную энергию. "Это должен быть основной механизм зажигания активных ядер Сейферта", - утверждал Танигути. "Идея может естественно объяснить тайну о морфологии галактик Сейферта", - сказал профессор Танигути, указывая на преимущество модели нормальных галактик, которые также очень активны в своих ядрах.

Проверка теории с помощью телескопа Субару.

Последние достижения в наблюдательной технике, позволяют обнаруживать чрезвычайно слабую структуру вокруг галактик, например, петли или обломки, которые, вероятно, создаются динамическими взаимодействиями со спутниковыми галактиками.. Внешние части галактик часто рассматриваются как относительно "тихие" с более длинной динамической шкалой времени, чем внутри. Моделирование показывает, что слабая подпись прошлого, незначительного слияния, может остаться на несколько миллиардов лет после события. "Такая "подпись" может быть ключевым тестом для нашей малой гипотезы слияния для галактик Сейферта. Теперь пришло время вернуться к M77", - сказал Танигути.

Наблюдение выполнено в рождественскую ночь 2016 года. "Данные были просто потрясающими", - сказал доктор Ичи Танака, главный исследователь проекта. "К счастью, мы также можем получить другие данные, которые были взяты в прошлом и только что выпущены из архива данных телескопа Subaru. Таким образом, объединенные данные, которые мы получили, наконец, беспрецедентно глубоки."

На рисунке 2 показан результат. Команда определила несколько заметных особенностей за ярким диском, как видно на рисунке 1, большинство из которых не были известны до введения наблюдения. Существует слабая внешняя однорукавная структура, за пределами диска, на западе. Противоположная часть диска имеет волнообразную структуру, которая явно отличается от спирального рисунка. Обнаруженные подписи удивительно совпадают с результатом моделирования мелких слияний, опубликованного другими исследовательскими группами. Более того, наблюдательная группа обнаружила три чрезвычайно диффузные и большие структуры, расположенные дальше от диска. Интересно, кажется, что две этих диффузных "капли", на самом деле представляет собой гигантскую петлю вокруг М77 диаметром 250 000 световых лет. Эти структуры являются убедительными доказательствами того, что M77 съел свою спутниковую галактику по крайней мере несколько миллиардов лет назад.

Слева - Внутренняя цветовая часть рисунка показывает яркую часть галактики. Средняя часть в красно-коричневом цвете -  контраст-увеличенное выражение слабой структуры рукава (обозначенной как "Banana") справа, так же, как структура пульсации (обозначенная как "Ripple") с левой стороны. Весь передний план предметов, не имеющих отношения к М77,  удаляются во время процесса. На внешней монохромный части видны слабые ультра-диффузные структуры в желтых кругах (обозначены как "UDO-NE", "UDO-SW", "UDO-SE"). Глубокий взгляд?показывает, xnj последние два ("UDO-NE", "УДО-рос") является частью большого цикла в подобных структурах.

Справа - впечатление художника от М77.

Отличные характеристики чувствительности телескопа к свету имеют решающее значение для обнаружения чрезвычайно слабых структур в М77. Их открытие показывает обычно скрытое, прошлое галактики.. "Хотя люди иногда могут лгать, галактики никогда этого не делают. Важно слушать их маленькие голоса, чтобы понять галактики", - сказал профессор Танигути.

Группа будет расширять свои исследования в большем количестве Сейфертовских галактик с помощью телескопа "Субару". Д-Р Масафуми Яги, который возглавляет следующий этап проекта, сказал: "мы обнаружим все больше и больше доказательств слияния спутников вокруг Seyfert. Мы ожидаем, что проект может обеспечить критическую часть для единой картины для механизма запуска активных ядер галактик."

Результат будет опубликован в томе 69 выпуск 6 Публикаций астрономического общества Японии (Танака И., М. Яги & Ю. Танигучи 2017, "морфологические доказательства за последние незначительные слияния в Сейфертовской галактики NGC 1068").

Примечание 1: Галактики Сейферта фактически являются подклассом активных ядер галактик. Во Вселенной есть еще более мощные активные галактические ядра, называемые квазарами. Обычно квазары встречаются гораздо дальше, чем М77.

Примечание 2: Спутниковые галактики являются общими для больших галактик. Например, есть две яркие спутниковые галактики, называемые большими и маленькими Магеллановыми облаками, связанными с нашим Млечным путем. Галактика Андромеды, наш ближайший сосед, также имеет два ярких спутника под названием Messier 32 и NGC 205.

Примечание 3: Астрономы считают, что большинство галактик имеют SMBH - сверхмассивные чёрные дыры в своих центральных областях, с массой, загадочным образом масштабируемой до массы принимающей галактики. Также известно, что некоторые спутниковые галактики также имеют меньшие SMBH. Например, Мессье 32 (спутник галактики Андромеды), вероятно, имеет SMBH массой в миллион масс Солнца. Однако не так легко непосредственно доказать существование SMBH для спутниковых галактик из-за его относительно малого веса.

Исследовательская группа:

Ичи Танака: телескоп Subaru, Национальная астрономическая обсерватория Японии

Масафуми Яги: Национальная астрономическая обсерватория Японии

Йошиаки Танигути: Открытый Японский Университет