Basado en simulaciones por computadora y nuevas observaciones del Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), Los investigadores han descubierto que los anillos de gas que rodean los agujeros negros supermasivos activos no son simples formas de rosquilla. En lugar de, el gas expulsado del centro interactúa con el gas que cae para crear un patrón de circulación dinámica, similar a una fuente de agua en un parque de la ciudad.

La mayoría de las galaxias albergan un agujero negro supermasivo, millones o miles de millones de veces más pesado que el sol, en sus centros. Algunos de estos agujeros negros tragan material de forma bastante activa. Pero los astrónomos han creído que en lugar de caer directamente en el agujero negro, en cambio, la materia se acumula alrededor del agujero negro activo formando una estructura de rosquilla.

Takuma Izumi, investigador del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), dirigió un equipo de astrónomos que utilizó ALMA para observar el agujero negro supermasivo en la galaxia Circinus ubicado a 14 millones de años luz de la Tierra en dirección a la constelación Circinus. Luego, el equipo comparó sus observaciones con una simulación por computadora de la caída de gas hacia un agujero negro realizada con la supercomputadora Cray XC30 ATERUI operada por NAOJ. Esta comparación reveló que la presunta "dona" no es en realidad una estructura rígida, sino una colección compleja de componentes gaseosos altamente dinámicos. Primero, El gas molecular frío que cae hacia el agujero negro forma un disco cerca del plano de rotación. A medida que se acerca al agujero negro, este gas se calienta hasta que las moléculas se descomponen en los átomos e iones componentes. Algunos de estos átomos son luego expulsados ​​por encima y por debajo del disco, en lugar de ser absorbido por el agujero negro. Este gas atómico caliente vuelve a caer sobre el disco creando una estructura tridimensional turbulenta. Estos tres componentes circulan continuamente, similar a una fuente de agua en un parque de la ciudad.

"Los modelos teóricos anteriores establecían supuestos a priori de rosquillas rígidas, "explica Keiichi Wada, un teórico de la Universidad de Kagoshima en Japón, quien lidera el estudio de simulación y es miembro del equipo de investigación. "En lugar de partir de suposiciones, Nuestra simulación partió de las ecuaciones físicas y mostró por primera vez que la circulación del gas forma naturalmente una rosquilla. Nuestra simulación también puede explicar varias características de observación del sistema ".

"Al investigar el movimiento y la distribución tanto del gas molecular frío como del gas atómico caliente con ALMA, Demostramos el origen de la estructura llamada 'donut' alrededor de los agujeros negros activos, "dijo Izumi." Basado en este descubrimiento, necesitamos reescribir los libros de texto de astronomía ".