Galaxy NGC 1068 kan ses i närbild i denna vy från NASA:s rymdteleskop Hubble. Detta aktiva svarta hål -visat som en illustration i den inzoomade infällningen - är ett av de mest mörka kända, eftersom det är omgivet av extremt tjocka moln av gas och damm som kan karakteriseras med hjälp av infraröda och röntgenobservationer. Kredit:NASA/JPL-Caltech.
Cristina Ramos Almeida, forskare vid IAC, och Claudio Ricci, från Institute of Astronomy vid Universidad Católica de Chile, har publicerat en recension i Natur Astronomi på materialet som skymmer aktiva galaktiska kärnor erhållna från infraröda och röntgenobservationer.
Svarta hål verkar spela en grundläggande roll i hur galaxer utvecklas under en fas där de är aktiva och förbrukar material från själva galaxen. Under denna fas, galaxen är värd för en aktiv galaktisk kärna (AGN), och effekten som denna kärnaktivitet producerar i galaxen är känd som AGN-återkoppling. Till exempel, AGN kan värma, störa, konsumera och ta bort gasen som är tillgänglig för att bilda nya stjärnor, förhindra ytterligare tillväxt av galaxer. AGN-återkoppling krävs nu av simuleringar av galaxbildning för att förklara observationer av massiva galaxer på kosmologiska avstånd. "Om AGN -feedback inte beaktas i simuleringarna, "förklarar Cristina Ramos, "det förutspådda antalet massiva galaxer när universum var yngre är mycket högre än de som observeras."
Att direkt studera kärnaktivitetens inverkan på galaxens utveckling är utmanande på grund av de olika rumsliga skalorna och tidsskalorna som är involverade i de två processerna. Massiva galaxer är värd för extremt kompakta supermassiva svarta hål med miljoner eller till och med miljarder solmassor i sina kärnor. Det uppskattas att faserna av kärnkraftsaktivitet varar under en kort tidsperiod, mellan 1 och 100 miljoner år, medan galaxutvecklingsprocesser, såsom buktillväxt eller stångbildning, hålla mycket längre. "För att studera sambandet mellan AGN och värdgalaxen, vi måste titta på galaxernas kärna, var materialet som länkar dem finns. Detta material består huvudsakligen av gas och damm, som normalt studeras i det infraröda och röntgenbandet, "förklarar Claudio Ricci.
Astrofysikerna erbjuder en heltäckande bild av den nuvarande förståelsen som härrör från infraröd- och röntgenstudier. Dessa har förbättrats avsevärt under det senaste decenniet tack vare observationsanläggningar som CanariCam på Gran Telescopio CANARIAS (GTC), beläget vid Roque de los Muchachos-observatoriet (Garafía, La Palma) och Very Large Array Interferometer (VLTI) i det infraröda området, såväl som röntgensatelliter som NuSTAR, Swift/BAT och Suzaku.
Cristina Ramos säger, "Vi vet nu att detta kärnmaterial är mer komplext och dynamiskt än vi trodde för några år sedan:det är mycket kompakt, bildad av gas och dammiga moln som kretsar runt det svarta hålet, och dess egenskaper beror på AGN -ljusstyrkan och ackumuleringsgraden. Dessutom, det är inte en isolerad struktur, men verkar ansluten till galaxen via utflöden och inflöden av gas, som strömmar av material som flödar som en del av en cykel. Denna gasflödescykel fortsätter att mata det svarta hålet och reglerar bildandet av nya stjärnor i galaxen."
Nyligen, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har för första gången avbildat det nukleära skymmande materialet i en aktiv galax. ALMA arbetar i millimiter- och submillimeterområdet, och den senare spårar det coolaste damm och gas som omger AGN. När det gäller galaxen NGC 1068, ALMA har visat att detta material distribueras i en mycket kompakt skivliknande form med sju till 10 parsecs (st) i diameter, och förutom den vanliga rotationen av skivan, det finns icke-cirkulära rörelser som motsvarar höghastighetsgas som strömmar ut från galaxkärnan. "Under det kommande decenniet, den nya generationen av infraröda och röntgenanläggningar kommer i hög grad att bidra till vår förståelse av kärnmaterialets struktur och fysikaliska egenskaper, "avslutar Claudio Ricci.
