خلال السبعينيات ، أكد العلماء أن الانبعاثات الإذاعية القادمة من مركز مجرتنا ترجع إلى وجود ثقب أسود فائق الكتلة (SMBH). تقع على بعد حوالي 26000 سنة ضوئية من الأرض بين كوكبة القوس والعقرب ، وأصبحت هذه الميزة تعرف باسم القوس A *. منذ ذلك الوقت ، أدرك علماء الفلك أن معظم المجرات الضخمة لديها SMBH في مركزها.
والأكثر من ذلك ، أن الفلكيين تعلموا أن الثقوب السوداء في هذه المجرات محاطة بحواف دوارة ضخمة من الغبار والغاز ، وهو ما يفسر الطاقة التي يخرجونها. ومع ذلك ، كان مؤخرًا فقط تمكن فريق من علماء الفلك ، باستخدام صفيف Atacama Large Millimeter / subillimeter Array (ALMA) ، من التقاط صورة لحلقة الغاز المتربة الدوارة حول الثقب الأسود الهائل من M77.
الدراسة التي تفصل نتائجها ظهرت مؤخرا في رسائل المجلة الفلكية تحت عنوان "ALMA تكشف عن حافز جزيئي كثيف مدور غير متجانس في NGC 1068 Nucleus". أجرى الدراسة فريق من الباحثين اليابانيين من المرصد الفلكي الوطني في اليابان - بقيادة ماساتوشي إيمانيشي - بمساعدة من جامعة كاجوشيما.
مثل معظم المجرات الضخمة ، تحتوي M77 على نواة مجرة نشطة (AGN) ، حيث يتم تراكم الغبار والغاز على SMBH ، مما يؤدي إلى لمعان أعلى من المعتاد. لبعض الوقت ، حير الفلكيون حول العلاقة الغريبة الموجودة بين SMBHs والمجرات. في حين أن المجرات الأكثر ضخامة تحتوي على SMBHs أكبر ، فإن المجرات المضيفة لا تزال أكبر بمقدار 10 مليار مرة من الثقب الأسود المركزي.
وهذا يثير بطبيعة الحال تساؤلات حول كيفية تأثير شيئين بمقاييس مختلفة إلى حد كبير بشكل مباشر على بعضهما البعض. ونتيجة لذلك ، سعى علماء الفلك لدراسة AGN هو من أجل تحديد كيفية تطور المجرات والثقوب السوداء. من أجل دراستهم ، أجرى الفريق ملاحظات عالية الدقة للمنطقة الوسطى من M77 ، وهي مجرة حلزونية مسدودة تقع على بعد حوالي 47 مليون سنة ضوئية من الأرض.
باستخدام ALMA ، قام الفريق بتصوير المنطقة المحيطة بمركز M77 وتمكن من حل بنية غازية صغيرة يبلغ قطرها 20 سنة ضوئية. كما هو متوقع ، وجد الفريق أن الهيكل المضغوط كان يدور حول الثقب الأسود المركزي للمجرات. كما أوضح ماساتوشي إيمانيشي في بيان صحفي لـ ALMA:
"لتفسير سمات الرصد المختلفة لـ AGNs ، افترض علماء الفلك هياكل دوارة تشبه الدونات من الغاز المغبر حول الثقوب السوداء الهائلة النشطة. هذا يسمى "النموذج الموحد" لـ AGN. ومع ذلك ، فإن الكعكة الغازية المتربة صغيرة جدًا في المظهر. بفضل الدقة العالية لـ ALMA ، يمكننا الآن رؤية الهيكل مباشرة. "
في الماضي ، لاحظ علماء الفلك مركز M77 ، ولكن لم يتمكن أحد من حل الطوق الدوار في مركزه حتى الآن. وقد تم ذلك بفضل الدقة الفائقة لـ ALMA ، وكذلك اختيار خطوط الانبعاثات الجزيئية. تشمل خطوط الانبعاثات هذه سيانيد الهيدروجين (HCN) وأيونات الفورميل (HCO +) ، التي تنبعث منها الموجات الدقيقة في الغاز الكثيفة ، وأول أكسيد الكربون - الذي ينبعث منه الموجات الدقيقة في مجموعة متنوعة من الظروف.
أكدت ملاحظات خطوط الانبعاث هذه تنبؤًا آخر قدمه الفريق ، وهو أن الحيد سيكون كثيفًا جدًا. قال إيمانيشي: "كشفت الملاحظات السابقة عن استطالة الشرق والغرب للحيد الغازي المترب". "تتوافق الديناميات التي تم الكشف عنها من بيانات ALMA تمامًا مع الاتجاه الدوراني المتوقع للحيد."
ومع ذلك ، أشارت ملاحظاتهم أيضًا إلى أن توزيع الغاز حول SMBH أكثر تعقيدًا مما يوحي به نموذج موحد بسيط. وفقًا لهذا النموذج ، فإن دوران الحيد سيتبع جاذبية الثقب الأسود ؛ لكن ما وجده إيمانيشي وفريقه أشار إلى أن الغاز والغبار في الحيد يحملان أيضًا علامات لحركة عشوائية للغاية.
قد تكون هذه إشارة إلى أن AGN في مركز M77 كان له تاريخ عنيف ، والذي يمكن أن يشمل الاندماج مع مجرة صغيرة في الماضي. باختصار ، تشير ملاحظات الفريق إلى أن عمليات اندماج المجرات قد يكون لها تأثير كبير على كيفية تشكيل AGNs وتصرفها. في هذا الصدد ، فإن ملاحظاتهم على طارة M77s تقدم بالفعل أدلة على تاريخ المجرة وتطورها.
دراسة SMBHs ، على الرغم من أنها مكثفة ، هي أيضًا صعبة للغاية. من ناحية ، فإن أقرب SMBH (Sagitarrius A *) هادئ نسبيًا ، مع وجود كمية صغيرة فقط من الغاز تتراكم عليه. في نفس الوقت ، تقع في مركز مجرتنا ، حيث يتم حجبها عن طريق تدخل الغبار والغاز والنجوم. على هذا النحو ، يضطر علماء الفلك إلى النظر إلى المجرات الأخرى لدراسة كيفية تعايش SMBHs ومجراتهم.
وبفضل عقود من الدراسة والتحسينات في الأجهزة ، بدأ العلماء في الحصول على لمحة واضحة عن هذه المناطق الغامضة لأول مرة. من خلال قدرتهم على دراستها بالتفصيل ، يكتسب علماء الفلك أيضًا رؤية قيّمة حول كيفية تعايش مثل هذه الثقوب السوداء الضخمة وهياكلها الحلقية مع مجراتهم بمرور الوقت.
