Wyniki najnowszych obserwacji galaktyki M87, opublikowane w listopadowym numerze “Astrophysical Journal Letters”, pokazują zupełnie inny obraz centrum galaktyki niż przewidywały to modele teoretyczne i wcześniejsze obserwacje.

Jednym z ciekawszych obiektów na naszym niebie jest ogromna galaktyka eliptyczna M87. Jest ona interesująca z kilku powodów. Najważniejszym z nich jest to, że leży ona w odległości 50 mln lat świetlnych od nas, i chociaż jest to odległość ogromna, M87 jest jedną z najbliższych nam aktywnych galaktyk. Pod pojęciem “aktywności” astronomowie rozumieją w tym wypadku wszelkie procesy (poza reakcjami termojądrowymi, zachodzącymi we wnętrzach gwiazd) w których produkowane są w galaktyce znaczne ilości energii.

Obserwacje wykonane Teleskopem Kosmicznym Hubble’a (HST) pozwoliły stwierdzić, że w centrum M87 znajduje się supermasywna czarna dziura, której masa sięga 3 miliardów mas Słońca. Przy tak ogromnej wadze zajmuje ona obszar porównywalny z Układem Słonecznym. Czarna dziura jest otoczona dyskiem materii (tzw. dyskiem akrecyjnym), która opada na jej powierzchnię. Jest to proces tak energetyczny, że wydziela ilość energii porównywalną do ilości energii emitowanej przez miliardy zwykłych gwiazd.

Ponieważ dysk wokół czarnej dziury nie jest duży, a sama czarna dziura bardzo zachłannie go uszczupla, coś musi ciągle dostarczać materii do dysku. Astronomowie zakładają więc, że czarna dziura wraz z dyskiem otoczona jest masywnym torusem gazowo-pyłowym. Założenie to pozwala wytłumaczyć zarówno dopływ materii do dysku, jak i silną emisję optyczną i podczerwoną aktywnych jąder galaktyk.

Gaz opadający na czarną dziurę rozgrzewa się do tak wysokiej temperatury, że świeci głównie w falach rentgenowskich. Promieniowanie to jest jednak pochłaniane przez gazowo-pyłowy torus i ponownie emitowane już w zakresie widzialnym i w podczerwieni.

Aby potwierdzić ten obraz, grupa astronomów pod kierunkiem Erica Perlmana z University of Maryland zdecydowała się wykonać obserwacje M87 za pomocą nowego 8-metrowego teleskopu Gemini North. Instrument ten, wyposażony w kamerę CCD bardzo czułą w zakresie podczerwieni, pozwolił na uzyskanie obrazów centrum M87 o jakości około dziesięciokrotnie lepszej niż najlepsze zdjęcia wykonane dotychczas. Masywny i jasny w podczerwieni torus powinien być na nich doskonale widoczny.

Grupa Perlmana była jednak bardzo zdziwiona, gdy okazało się, że na zdjęciach nie ma żadnego śladu torusa. Jeśli w ogóle taki obiekt w M87 istnieje, to jest on około 1000 razy słabszy niż zakładają modele teoretyczne aktywnych jąder galaktyk.

Odkrycie to jest ogromną niespodzianką zarówno dla obserwatorów jak i teoretyków. Ci pierwsi donosili bowiem o silnej emisji podczerwonej dużo bardziej odległych aktywnych galaktyk i interpretowali ją jako efekt pochłaniania promieniowania rentgenowskiego przez masywny torus, dla drugich nie dostrzeżenie masywnego torusa w M87 jest nie lada wyzwaniem. Jeśli M87 nie jest w tym wypadku jakimś nietypowym obiektem, nasze modele aktywnych jąder galaktyk muszą ulec solidnym poprawkom.

Autor

Marcin Marszałek