Las observaciones de alta resolución con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) obtuvieron imágenes de un toro de gas polvoriento en rotación alrededor de un agujero negro supermasivo activo. La existencia de tales estructuras giratorias en forma de rosquilla se sugirió por primera vez hace décadas, pero esta es la primera vez que se confirma con tanta claridad. Este es un paso importante para comprender la coevolución de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas.

Casi todas las galaxias tienen monstruosos agujeros negros ocultos en sus centros. Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que cuanto más masiva es la galaxia, cuanto más masivo es el agujero negro central. Esto suena razonable al principio, pero las galaxias anfitrionas son 10 mil millones de veces más grandes que los agujeros negros centrales; Debería ser difícil que dos objetos de escalas tan diferentes se afecten directamente entre sí. Entonces, ¿cómo podría desarrollarse tal relación?

Con el objetivo de resolver este oscuro problema, un equipo de astrónomos utilizó la alta resolución de ALMA para observar el centro de la galaxia espiral M77. La región central de M77 es un "núcleo galáctico activo, "o AGN, lo que significa que la materia cae vigorosamente hacia el agujero negro supermasivo central y emite una luz intensa. Los AGN pueden afectar fuertemente al medio ambiente circundante, por tanto, son objetos importantes para resolver el misterio de la coevolución de galaxias y agujeros negros.

El equipo tomó imágenes del área alrededor del agujero negro supermasivo en M77 y resolvió una estructura gaseosa compacta con un radio de 20 años luz. Y, los astrónomos encontraron que la estructura compacta gira alrededor del agujero negro, como se esperaba.

"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, "explicó Masatoshi Imanishi (Observatorio Astronómico Nacional de Japón), el autor principal de un artículo publicado en Cartas de revistas astrofísicas . "Sin embargo, la rosquilla gaseosa polvorienta tiene una apariencia muy pequeña. Con la alta resolución de ALMA, ahora podemos ver directamente la estructura ".

Muchos astrónomos han observado el centro de M77 antes, pero nunca se había visto tan claramente la rotación de la rosquilla de gas alrededor del agujero negro. Además de la resolución superior de ALMA, la selección de líneas de emisión molecular a observar fue clave para revelar la estructura. El equipo observó emisiones de microondas específicas de moléculas de cianuro de hidrógeno (HCN) e iones formilo (HCO +). Estas moléculas emiten microondas solo en gas denso, mientras que el monóxido de carbono (CO) observado con mayor frecuencia emite microondas en una variedad de condiciones. Se supone que el toro alrededor del AGN es muy denso, y la estrategia del equipo fue acertada.

"Observaciones anteriores han revelado la elongación este-oeste del toro polvoriento gaseoso. La dinámica revelada por nuestros datos de ALMA concuerda exactamente con la orientación rotacional esperada del toro, "dijo Imanishi.

Curiosamente, la distribución de gas alrededor del agujero negro supermasivo es mucho más complicada de lo que sugiere un modelo unificado simple. El toro parece tener una asimetría y la rotación no solo sigue la gravedad del agujero negro, sino que también contiene un movimiento altamente aleatorio. Estos hechos podrían indicar que la AGN tenía un historial violento, posiblemente incluyendo una fusión con una pequeña galaxia. Sin embargo, la identificación del toro en rotación es un paso importante.

La Vía Láctea, donde vivimos, también tiene un agujero negro supermasivo en su centro. Este agujero negro es sin embargo, en un estado muy tranquilo. Solo una pequeña cantidad de gas se acumula sobre él. Por lo tanto, para investigar un AGN en detalle, los astrónomos necesitan observar los centros de galaxias distantes. M77 es uno de los AGN más cercanos y un objeto adecuado para observar el centro en detalle.