Billedkredit: ESO
Opfyldelse af en gammel drøm om astronomer, observationer med Very Large Telescope Interferometer (VLTI) ved ESO Paranal Observatory (Chile) har nu gjort det muligt at få et klart billede af de umiddelbare omgivelser af det sorte hul midt i en aktiv galakse . De nye resultater vedrører spiralgalaksen NGC 1068, der ligger i en afstand af ca. 50 millioner lysår.
De viser en konfiguration af relativt varmt støv (ca. 50 ° C), der måler 11 lysår på tværs og 7 lysår tykke, med en indre, varmere zone (500 ° C), ca. 2 lysår bred.
Disse billeddannelses- og spektrale observationer bekræfter den nuværende teori om, at sorte huller i centrum af aktive galakser er indhyllet i en tyk doughnut-formet struktur af gas og støv kaldet "torus".
Til denne banebrydende undersøgelse, den første af sin slags et ekstragalaktisk objekt ved hjælp af lang baseline infrarød interferometri, anvendte et internationalt team af astronomer [2] det nye MIDI-instrument i VLTI-laboratoriet. Det blev designet og konstrueret i et samarbejde mellem tyske, hollandske og franske forskningsinstitutter [3].
Ved at kombinere lyset fra to 8,2-m VLT-enhedsteleskoper under to observationsløb i henholdsvis juni og november 2003 opnåedes en maksimal opløsning på 0,013 buer, svarende til ca. 3 lysår i afstanden til NGC 1068. Infrarøde spektre af den centrale region af denne galakse blev opnået, hvilket indikerer, at det opvarmede støv sandsynligvis er af aluminiumsilikatsammensætning.
De nye resultater offentliggøres i et forskningsdokument, der optræder i 6. maj 2004, udgaven af det internationale forskningstidsskrift Nature.
NGC 1068 - en typisk aktiv galakse
Aktive galakser er blandt de mest spektakulære objekter på himlen. Deres kompakte kerner (AGN = Active Galaxy Nuclei) er så lysende, at de kan overskride hele galaksen; "Kvasarer" udgør ekstreme tilfælde af dette fænomen. Disse kosmiske objekter viser mange interessante observationsegenskaber over hele det elektromagnetiske spektrum, der spænder fra radio til røntgenemission.
Der er nu meget, der tyder på, at det ultimative kraftværk for disse aktiviteter har oprindelse i supermassive sorte huller med masser op til tusinder af millioner gange massen af vores sol, jfr. fx ESO PR 04/01. Den i Mælkevejsgalaksen har kun ca. 3 millioner solmasser, jf. Stk. ESO PR 17/02. Det sorte hul antages at blive fodret fra en tæt såret beskyttelsesskive af gas og støv, der omgiver det. Materiale, der falder mod sådanne sorte huller, komprimeres og opvarmes til fantastiske temperaturer. Denne varme gas udstråler en enorm mængde lys, hvilket får den aktive galakse-kerne til at skinne så lyst.
NGC 1068 (også kendt som Messier 77) er blandt de lyseste og mest nærliggende aktive galakser. Beliggende i stjernebilledet Cetus (Hvalen) i en afstand af ca. 50 millioner lysår, ser det ud som en ret normal, spærret spiral galakse. Kernen i denne galakse er imidlertid meget lysende, ikke kun i optisk, men også i ultraviolet og røntgenlys. Et sort hul med en masse svarende til cirka 100 millioner gange massen af vores Sol er påkrævet for at redegøre for den nukleare aktivitet i NGC 1068.
VLTI-observationer
Om aftenerne den 14. til den 16. juni 2003 gennemførte et team af europæiske astronomer [2] en første række observationer for at verificere det videnskabelige potentiale for det nyligt installerede MIDI-instrument på VLTI. De studerede også den aktive galakse NGC 1068. Allerede ved dette første forsøg var det muligt at se detaljer i nærheden af dette objekts centrum, jfr. ESO PR 17/03.
MIDI er følsom over for lys med en bølgelængde tæt på 10 m, dvs. i det melleminfrarøde spektrale område ("termisk infrarødt"). Med afstande mellem de medvirkende teleskoper (“baselines”) på op til 200 m, kan MIDI nå en maksimal vinkelopløsning (billedskarphed) på ca. 0,01 bue. Ved at kombinere lysstrålerne fra to 8,2 m VLT-enhedsteleskoper er MIDI lige så vigtigt for første gang at udføre infrarød interferometri af relativt svage genstande uden for vores egen galakse, Mælkevejen.
Med sin høje følsomhed over for termisk stråling er MIDI ideelt egnet til at studere materiale i de meget skjulte regioner nær et centralt sort hul og opvarmet af dets ultraviolette og optiske stråling. Energien, der absorberes af støvkornene, udstråles derefter ved længere bølgelængder i det termiske infrarøde spektrale område mellem 5 og 100 m m.
Den centrale region i NGC 1068
Yderligere interferometriske observationer blev sikret i november 2003 ved en basislinje på 42 m. Efter en omhyggelig analyse af alle data, den opnåede rumlige opløsning (billedskarphed) og de detaljerede spektre har gjort det muligt for astronomerne at studere strukturen i den centrale region i NGC 1068.
De detekterer tilstedeværelsen af en inderste, relativt "varm" sky af støv, opvarmet til ca. 500 ° C og med en diameter lig med eller mindre end den opnåede billedskarphed, dvs. ca. 3 lysår. Det er omgivet af et køligere, støvet område med en temperatur på ca. 50 ° C, der måler 11 lysår på tværs og ca. 7 lysår tykke. Dette er sandsynligvis den forudsagte centrale, skiveformede sky, der roterer rundt om det sorte hul.
Den sammenlignende tykkelse af den observerede struktur (tykkelsen er ~ 65% af diameteren) er særlig relevant, idet den kun kan forblive stabil, hvis den udsættes for en kontinuerlig injektion af bevægelsesenergi ("kinetisk"). Ingen af de nuværende modeller af centrale regioner i aktive galakser giver imidlertid en overbevisende forklaring på dette.
MIDI-spektre, der dækker bølgelængdeintervallet fra 8 - 13,5 m m, giver også information om den mulige sammensætning af støvkornene. Den mest sandsynlige bestanddel er calciumaluminiumsilicat (Ca2Al2SiO7), en art med høj temperatur, der også findes i de ydre atmosfærer af nogle supergigantiske stjerner. Stadig kan disse pilotobservationer ikke udelukkende udelukke andre typer ikke-olivint støv.
Original kilde: ESO News Release
