Los astrónomos utilizaron Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation para hacer la primera imagen directa de un polvoriento, Característica en forma de rosquilla que rodea el agujero negro supermasivo en el núcleo de una de las radiogalaxias más poderosas del Universo, una característica que los teóricos postularon por primera vez hace casi cuatro décadas como parte esencial de tales objetos.

Los científicos estudiaron Cygnus A, una galaxia a unos 760 millones de años luz de la Tierra. La galaxia alberga un agujero negro 2.500 millones de veces más masivo que el Sol en su núcleo. A medida que la poderosa atracción gravitacional del agujero negro atrae el material circundante, También impulsa chorros de material ultrarrápidos que viajan hacia afuera a casi la velocidad de la luz. produciendo "lóbulos" espectaculares de emisión de radio brillante.

"Motores centrales" alimentados por agujeros negros que producen emisiones brillantes en varias longitudes de onda, y los chorros que se extienden mucho más allá de la galaxia son comunes a muchas galaxias, pero muestran propiedades diferentes cuando se observan. Esas diferencias llevaron a una variedad de nombres, como los quásares, blazares, o galaxias Seyfert. Para explicar las diferencias, Los teóricos construyeron un "modelo unificado" con un conjunto común de características que mostrarían diferentes propiedades dependiendo del ángulo desde el que se vean.

El modelo unificado incluye el agujero negro central, un disco giratorio de material que cae alrededor del agujero negro, y los chorros saliendo a toda velocidad desde los polos del disco. Además, para explicar por qué el mismo tipo de objeto se ve diferente cuando se ve desde diferentes ángulos, una gruesa, polvoriento, Se incluye un "toro" en forma de rosquilla, rodeando las partes internas. El toro oculta algunas características cuando se ve de lado, conduciendo a aparentes diferencias para el observador, incluso para objetos intrínsecamente similares. Los astrónomos llaman genéricamente a este conjunto común de características un núcleo galáctico activo (AGN).

"El toro es una parte esencial del fenómeno AGN, y existe evidencia de tales estructuras en AGN cercano de menor luminosidad, pero nunca antes habíamos visto uno directamente en una radiogalaxia de emisión tan brillante, "dijo Chris Carilli, del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO). "El toro ayuda a explicar por qué los objetos conocidos por diferentes nombres en realidad son lo mismo, solo observado desde una perspectiva diferente, "añadió.

En la década de 1950, los astrónomos descubrieron objetos que emitían fuertes ondas de radio, pero parecía puntiagudo, similar a estrellas distantes, cuando más tarde se observó con telescopios de luz visible. En 1963, Maarten Schmidt de Caltech descubrió que uno de estos objetos estaba extremadamente distante, y rápidamente siguieron más descubrimientos de este tipo. Para explicar cómo estos objetos, cuásares apodados, podría ser tan brillante Los teóricos sugirieron que deben estar aprovechando la tremenda energía gravitacional de los agujeros negros supermasivos. La combinación de agujero negro, el disco giratorio, llamado disco de acreción, y los chorros se denominaron el "motor central" responsable de las prolíficas efusiones de energía de los objetos.

El mismo tipo de motor central también apareció para explicar la salida de otros tipos de objetos, incluidas las radiogalaxias, blazares, y galaxias Seyfert. Sin embargo, cada uno mostró un conjunto diferente de propiedades. Los teóricos trabajaron para desarrollar un "esquema de unificación" para explicar cómo una misma cosa podría aparecer de manera diferente. En 1977, el oscurecimiento por el polvo se sugirió como un elemento de ese esquema. En un artículo de 1982, Robert Antonucci, de la Universidad de California, Santa Bárbara, presentó un dibujo de un toro opaco, un objeto con forma de rosquilla, que rodeaba el motor central. Desde ese punto en adelante, un toro que oscurece ha sido una característica común de la visión unificada de los astrónomos de todos los tipos de núcleos galácticos activos.

"Cygnus A es el ejemplo más cercano de una poderosa galaxia emisora ​​de radio, 10 veces más cerca que cualquier otra con una emisión de radio similarmente brillante. Esa proximidad nos permitió encontrar el toro en una imagen VLA de alta resolución del núcleo de la galaxia, "dijo Rick Perley, también de NRAO. "Es casi seguro que hacer más trabajo de este tipo en objetos más débiles y distantes necesitará la mejora del orden de magnitud en la sensibilidad y la resolución que traería la propuesta de Next Generation Very Large Array (ngVLA), "añadió.

Las observaciones de VLA revelaron directamente el gas en el toro de Cygnus A, que tiene un radio de casi 900 años luz. Los modelos de larga data para el toro sugieren que el polvo está en nubes incrustadas en el gas algo grumoso.

"Es realmente genial ver finalmente evidencia directa de algo que durante mucho tiempo supusimos que debería estar allí, "Carilli dijo." Para determinar con mayor precisión la forma y composición de este toro, necesitamos hacer más observaciones. Por ejemplo, El Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) puede observar en las longitudes de onda que revelarán directamente el polvo, "añadió.

Carilli y Perley, con sus colegas Vivek Dhawan, también de NRAO, y Daniel Perley de la Universidad John Moores de Liverpool en el Reino Unido, descubrió el toro al seguir su sorprendente descubrimiento en 2016 de un nuevo, objeto brillante cerca del centro de Cygnus A. Ese nuevo objeto, ellos dijeron, Es muy probable que se trate de un segundo agujero negro supermasivo que solo recientemente encontró material nuevo que podría devorar, provocando que produzca una emisión brillante de la misma manera que lo hace el agujero negro central. La existencia del segundo agujero negro, ellos dijeron, sugiere que Cygnus A se fusionó con otra galaxia en un pasado astronómicamente reciente.

Cygnus A, llamado así porque es el objeto emisor de radio más poderoso de la constelación de Cygnus, fue descubierto en 1946 por el físico y radioastrónomo inglés J.S. Oye. Se emparejó con una luz visible, galaxia gigante por Walter Baade y Rudolf Minkowski en 1951. Se convirtió en un objetivo temprano para el VLA poco después de su finalización a principios de la década de 1980. Imágenes detalladas de VLA de Cygnus A publicadas en 1984 produjeron importantes avances en la comprensión de los astrónomos de tales galaxias.

Los científicos están informando sus hallazgos en el Cartas de revistas astrofísicas .