Tín dụng hình ảnh: ESO
Thực hiện một giấc mơ cũ của các nhà thiên văn học, các quan sát với Máy đo giao thoa kính thiên văn rất lớn (VLTI) tại Đài quan sát Paranal ESO (Chile) giờ đây đã có thể có được một bức tranh rõ ràng về môi trường xung quanh ngay lập tức của lỗ đen ở trung tâm của một thiên hà đang hoạt động . Các kết quả mới liên quan đến thiên hà xoắn ốc NGC 1068, nằm ở khoảng cách khoảng 50 triệu năm ánh sáng.
Chúng cho thấy cấu hình của bụi tương đối ấm (khoảng 50 ° C) có chiều dài 11 năm ánh sáng và dày 7 năm ánh sáng, với vùng nóng hơn (500 ° C) bên trong, rộng khoảng 2 năm ánh sáng.
Những quan sát hình ảnh và quang phổ này xác nhận lý thuyết hiện tại rằng các lỗ đen ở trung tâm của các thiên hà đang hoạt động được bao bọc trong một cấu trúc khí và bụi hình bánh rán dày gọi là hình xuyến.
Đối với nghiên cứu theo dõi này, lần đầu tiên loại vật thể ngoài vũ trụ này bằng phương pháp giao thoa hồng ngoại cơ bản dài, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế [2] đã sử dụng thiết bị MIDI mới trong Phòng thí nghiệm VLTI. Nó được thiết kế và xây dựng với sự hợp tác giữa các viện nghiên cứu của Đức, Hà Lan và Pháp [3].
Kết hợp ánh sáng từ hai Kính thiên văn Đơn vị VLT 8.2 m trong hai lần quan sát vào tháng 6 và tháng 11 năm 2003, đã đạt được độ phân giải tối đa 0,013 arcsec, tương ứng với khoảng 3 năm ánh sáng ở khoảng cách NGC 1068. Phổ hồng ngoại của khu vực trung tâm của thiên hà này đã thu được chỉ ra rằng bụi nóng có lẽ là thành phần alumino-silicat.
Các kết quả mới được công bố trong một bài báo nghiên cứu xuất hiện trong số ra ngày 6 tháng 5 năm 2004 của tạp chí nghiên cứu quốc tế Nature.
NGC 1068 - một thiên hà hoạt động điển hình
Các thiên hà hoạt động là một trong những vật thể ngoạn mục nhất trên bầu trời. Các hạt nhân nhỏ gọn của chúng (AGN = Active Galaxy Nuclei) phát sáng đến mức chúng có thể vượt trội hơn toàn bộ thiên hà; Quasars của người Viking tạo thành trường hợp cực đoan của hiện tượng này. Những vật thể vũ trụ này cho thấy nhiều đặc điểm quan sát thú vị trên toàn bộ phổ điện từ, từ phát xạ đến phát xạ tia X.
Hiện tại có nhiều bằng chứng cho thấy trạm năng lượng cuối cùng của các hoạt động này bắt nguồn từ các hố đen siêu lớn với khối lượng lớn gấp hàng nghìn triệu lần Mặt trời của chúng ta, x. ví dụ: ESO PR 04/01. Một thiên hà trong dải ngân hà chỉ có khoảng 3 triệu khối lượng mặt trời, xem ESO PR 17/02. Lỗ đen được cho là được cho ăn từ một đĩa khí và bụi tích tụ chặt chẽ bao quanh nó. Vật liệu rơi xuống các lỗ đen như vậy sẽ bị nén và nung nóng đến nhiệt độ cực lớn. Khí nóng này tỏa ra một lượng ánh sáng khổng lồ, khiến hạt nhân thiên hà hoạt động tỏa sáng rực rỡ như vậy.
NGC 1068 (còn được gọi là Messier 77) là một trong những thiên hà hoạt động sáng nhất và gần nhất. Nằm trong chòm sao Cetus (Cá voi) ở khoảng cách khoảng 50 triệu năm ánh sáng, nó trông giống như một thiên hà xoắn ốc khá bình thường, bị cấm. Tuy nhiên, lõi của thiên hà này rất sáng, không chỉ trong quang học mà còn cả tia cực tím và tia X. Một lỗ đen có khối lượng tương đương khoảng 100 triệu lần khối lượng Mặt trời của chúng ta được yêu cầu để tính toán cho hoạt động hạt nhân trong NGC 1068.
Các quan sát VLTI
Vào đêm 14 đến 16 tháng 6 năm 2003, một nhóm các nhà thiên văn học châu Âu [2] đã tiến hành một loạt các quan sát đầu tiên để xác minh tiềm năng khoa học của thiết bị MIDI mới được cài đặt trên VLTI. Họ cũng đã nghiên cứu thiên hà hoạt động NGC 1068. Ngay trong lần thử đầu tiên này, có thể thấy chi tiết gần trung tâm của vật thể này, xem ESO PR 17/03.
MIDI rất nhạy với ánh sáng có bước sóng gần 10 m, tức là trong vùng phổ hồng ngoại giữa (nhiệt hồng ngoại nhiệt). Với khoảng cách giữa các kính thiên văn đóng góp (Đường cơ sở trực tiếp) lên tới 200 m, MIDI có thể đạt độ phân giải góc tối đa (độ sắc nét của hình ảnh) khoảng 0,01 arcsec. Quan trọng không kém, bằng cách kết hợp các chùm ánh sáng từ hai Kính thiên văn Đơn vị VLT 8.2 m, lần đầu tiên MIDI cho phép thực hiện giao thoa hồng ngoại của các vật thể tương đối mờ bên ngoài thiên hà của chúng ta, Dải Ngân hà.
Với độ nhạy cao đối với bức xạ nhiệt, MIDI rất phù hợp để nghiên cứu vật liệu ở các khu vực bị che khuất gần lỗ đen trung tâm và được làm nóng bởi bức xạ cực tím và quang học. Năng lượng được hấp thụ bởi các hạt bụi sau đó được bức xạ lại ở bước sóng dài hơn trong vùng phổ hồng ngoại nhiệt giữa 5 và 100? M.
Vùng trung tâm trong NGC 1068
Các quan sát giao thoa kế bổ sung đã được bảo đảm vào tháng 11 năm 2003 với đường cơ sở là 42 m. Sau khi phân tích cẩn thận tất cả dữ liệu, độ phân giải không gian đạt được (độ sắc nét của hình ảnh) và quang phổ chi tiết đã cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu cấu trúc của khu vực trung tâm NGC 1068.
Họ phát hiện sự hiện diện của một đám mây bụi trong cùng, tương đối nóng, nóng lên khoảng 500 ° C và có đường kính bằng hoặc nhỏ hơn độ sắc nét của hình ảnh đạt được, tức là khoảng 3 năm ánh sáng. Nó được bao quanh bởi một khu vực bụi bặm, mát mẻ, với nhiệt độ khoảng 50 ° C, có chiều dài 11 năm ánh sáng và dày khoảng 7 năm ánh sáng. Đây rất có thể là đám mây trung tâm, hình đĩa được dự đoán xoay quanh lỗ đen.
Độ dày so sánh của cấu trúc quan sát được (độ dày là ~ 65% đường kính) có liên quan đặc biệt ở chỗ nó chỉ có thể duy trì ổn định nếu chịu tác động của năng lượng chuyển động liên tục (động lực học). Tuy nhiên, không có mô hình nào hiện tại của các khu vực trung tâm trong các thiên hà hoạt động cung cấp một lời giải thích thuyết phục về điều này.
Phổ MIDI, bao gồm khoảng bước sóng từ 8 - 13,5 m, cũng cung cấp thông tin về thành phần có thể có của các hạt bụi. Thành phần có khả năng nhất là canxi nhôm silicat (Ca2Al2SiO7), một loài có nhiệt độ cao cũng được tìm thấy trong khí quyển bên ngoài của một số ngôi sao siêu khổng lồ. Tuy nhiên, những quan sát thí điểm này không thể loại trừ được các loại bụi không olivin khác.
Nguồn gốc: ESO News Release
