Los núcleos de la mayoría de las galaxias albergan agujeros negros supermasivos que contienen de millones a miles de millones de masas solares de material. Los entornos inmediatos de estos agujeros negros suelen incluir un tori de polvo y gas y, mientras el material cae hacia el agujero negro, el gas irradia copiosamente en todas las longitudes de onda. Aunque los modelos para estos núcleos galácticos activos (AGN) funcionan razonablemente bien, Es difícil obtener evidencia directa de las estructuras internas de AGN porque están muy lejos y se cree que sus dimensiones son solo de decenas a cientos de años luz.

El astrónomo de CfA David Wilner y sus colegas utilizaron la instalación del telescopio milimétrico ALMA para estudiar el AGN más cercano, Arp 220, que se cree que es particularmente activo después de haberse fusionado recientemente con otra galaxia. Los dos núcleos fusionados están separados por unos 1200 años luz, y cada uno tiene un disco giratorio de gas molecular a unos pocos cientos de años luz de escala. La vigorosa formación de estrellas es evidente en la región, así como al menos un flujo de salida molecular inferido de las grandes velocidades observadas. Pero hay numerosos problemas estructurales sin resolver sobre estas regiones internas, incluyendo cómo fluye el gas hacia, de, y entre los dos núcleos de fusión y precisamente qué subregiones son responsables de las fuentes de luminosidad dominantes. Los astrónomos utilizaron estas observaciones milimétricas de alta resolución para abordar estas preguntas porque el polvo espeso, que bloquea gran parte de la vista en longitudes de onda más cortas, es relativamente transparente en estas bandas.

Los científicos pueden resolver la estructura de emisión continua de los dos núcleos individuales en sus componentes de polvo y gas caliente. Informan que cada núcleo tiene dos componentes concéntricos, los más grandes probablemente asociados con discos de explosión estelar activados de alguna manera por los agujeros negros; los más pequeños, aproximadamente 60 años luz de tamaño, contribuyen hasta el 50% de la luminosidad submilimétrica, casi el doble de las estimaciones anteriores. De hecho, solo uno de los núcleos tiene una luminosidad de aproximadamente tres billones de soles, mayor que la emisión total de otros AGN, sin mencionar el volumen relativamente pequeño que lo está produciendo. Los núcleos en Arp220 también parecen tener un tercero, característica lineal extendida que podría representar el flujo de salida visto antes solo en los datos espectroscópicos (velocidad).