En Hubble-bild av den superluminous sammansmältande galaxen Arp220. Astronomer har mätt strukturer som bara är hundratals ljusår stora runt de två supermassiva svarta hålen i kärnområdet, samt bevis för ett utflöde. Kredit:NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration och A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University
Kärnorna i de flesta galaxer är värd för supermassiva svarta hål som innehåller miljoner till miljarder solmassor av material. De omedelbara miljöerna för dessa svarta hål inkluderar vanligtvis en tori av damm och gas och, när material faller mot det svarta hålet, gasen strålar rikligt på alla våglängder. Även om modellerna för dessa aktiva galaktiska kärnor (AGN) fungerar ganska bra, det är svårt att få direkta bevis för AGN:s inre strukturer eftersom de är så långt borta och deras dimensioner tros bara vara tiotals till hundratals ljusår.
CfA-astronomen David Wilner och hans kollegor använde ALMAs millimeterteleskopanläggning för att studera närmaste AGN, Arp 220, som anses vara särskilt aktiv efter att nyligen ha genomgått en sammanslagning med en annan galax. De två sammanslagna kärnorna är ungefär 1200 ljusår från varandra, och var och en har en roterande skiva av molekylär gas några hundra ljusår i skala. Kraftig stjärnbildning är uppenbar i området såväl som minst ett molekylärt utflöde som härleds från de stora hastigheterna som ses. Men det finns många olösta strukturella frågor om dessa inre regioner, inklusive hur gas strömmar till, från, och mellan de två sammanslagna kärnorna och exakt vilka subregioner som är ansvariga för de dominerande ljuskällorna. Astronomerna använde dessa högupplösta millimeterobservationer för att ta itu med dessa frågor eftersom tjockt damm, som blockerar mycket av sikten vid kortare våglängder, är relativt transparent i dessa band.
Forskarna kan lösa kontinuumemissionsstrukturen för de två enskilda kärnorna i dess damm och heta gaskomponenter. De rapporterar att varje kärna har två koncentriska komponenter, de större är förmodligen förknippade med starburst-skivor på något sätt aktiverade av de svarta hålen; de mindre, ungefär 60 ljusår i storlek, bidrar med så mycket som 50 % av submillimeterns ljusstyrka, nästan dubbelt så mycket som tidigare uppskattningar. Faktum är att bara en av kärnorna har en ljusstyrka på cirka tre biljoner solar, större än hela utsläppet av andra AGN, för att inte tala om den relativt lilla volymen som producerar den. Kärnorna i Arp220 verkar också ha en tredje, utökad linjär funktion som skulle kunna representera utflödet sett tidigare endast i spektroskopiska (hastighets) data.
