Барьеры защищают молекулы вокруг сверхмассивной черной дыры

Сложные углеродсодержащие молекулы, как считается, легко разлагаются под воздействием рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, которые пронизывают пространство вокруг сверхмассивных черных дыр. Новые данные ALMA показывают, что очаги спокойствия могут существовать даже в этой бурной области, скорее всего, из-за плотных областей газа и пыли, которые защищают молекулы от летального облучения.

Межзвездный газ содержит широкий спектр молекул, которые отличаются в зависимости от окружающей среды. Это позволяет ученым определить температуру и плотность некоторых регионов путем изучения их химического состава. Астрономы давно изучают молекулярные спектры около сверхмассивных черных дыр, в окружающих их кольцах газа и пыли, и околоядерных дисках, которые кормят активную черную дыру. Эти регионы имеют важное значение для понимания эволюции галактик. Тем не менее, слабое радиоизлучение от молекул часто усложняет дело.

Чтобы лучше понять высокоэнергетические окрестности вокруг сверхмассивной черной дыры, исследовательская группа во главе с Шуро Такано и Таку Накаджима наблюдала спиральную галактику M77, которая находится в 47 миллионах световых лет от Земли в направлении созвездия Кита.

Эта галактика, как известно, активно кормит центральную черную дыру, которая указывает на  существование околоядерного диска. Этот диск, в свою очередь, окружен кольцом звездообразования, шириной 3500 световых лет. Чтобы исследовать эти области, исследовательская группа объединила изображения высокой четкости ALMA с более ранними наблюдениями, сделанными 45-метровым радиотелескопом в Национальной обсерватории Японии.

Новые наблюдения ALMA ясно показывают распределения девяти типов молекул в околоядерном диске и кольце звездообразования. Полученные результаты четко показывают, что распределение молекул изменяется в зависимости от типа молекулы. Монооксид углерода (СО), моносульфид углерода (CS) и метанол (СН3ОН) распределяются и в околоядерном диске, и в кольце звездообразования, а пять типов молекул, в том числе сложные органические молекулы, таких как цианоацетилен (HC3N) и ацетонитрил (CH3CN), в основном сосредоточены в околоядерном диске.

Когда сверхмассивная черная дыра пожирает окружающий материал, этот диск нагревается до экстремальных температурах, испуская интенсивное рентгеновское излучение и ультрафиолетовое излучение. Когда сложные органические молекулы подвергаются воздействию этих излучение, их атомные связи разрываются, и молекулы разрушаются. Астрономы предположили, что такие регионы будут лишены сложных органических веществ. Наблюдения ALMA доказывают обратное: сложные молекулы с большим числом атомов (ацетонитрил и цианоацетилен) сосредоточены вокруг диска черной дыры.

Группа исследователей полагает, что органические молекулы остаются нетронутыми в КНС из-за большого количества газа там, который действует в качестве барьера для рентгеновских и ультрафиолетовых лучей.

Исследователи отмечают, что эти результаты - важный первый шаг в понимании структуры, температуры и плотности газа, окружающего активную черную дыру в M77.