В центре каждой галактики располагается сверхмассивная черная дыра. Если она часто поглощает материю, вокруг черной дыры образуется яркий аккреционный диск. Чем больше материи падает, тем ярче светится этот диск. Такие черные дыры называют активными, принято считать, что именно они формируют активные ядра галактик (AGN). Одно из самых близких к нам и ярких AGN находится в спиральной галактике NGC 1068 в 47 миллионах световых лет от Земли.
Ученые исследуют такого рода объекты, чтобы понять связь между активными галактическими ядрами и галактиками, а также описать физические процессы AGN. Однако изучение этих событий затруднено рядом технических причин, особенно, когда ученые пытаются получить изображение AGN с помощью наземных телескопов.
Активные ядра галактик находятся на огромных расстояниях от нас — в миллионах или даже миллиардах световых лет. Из-за этого они кажутся очень маленькими точками и даже самые мощные телескопы не всегда могут рассмотреть их в деталях.
Кроме того, вокруг AGN часто много газа и пыли, которые закрывают часть света. Это как смотреть на что-то через грязное стекло — картинка становится размытой. Также AGN генерируют мощное излучение в широком диапазоне электромагнитного спектра (от радиоволн до гамма-лучей). Чтобы увидеть ядро галактики, нужно использовать специальные телескопы, работающие в разных диапазонах.
Статья по теме: Ученые впервые увидели, как две сверхмассивные черные дыры вращаются вокруг друг друга
Для решения этих проблем требуются передовые и обладающие наивысшим разрешением наземные телескопы (если речь о наземных наблюдениях). К счастью, такой прибор у ученых имеется — Большой бинокулярный телескоп, расположенный на горе Грейам в юго-восточной части штата Аризона (США).
Инструмент оснащен адаптивной оптикой и двумя главными зеркалами с диаметрами 8,4 метра, которые работают как отдельные телескопы. Зеркала можно использовать одновременно. Это позволяет делать снимки одного объекта в разных фильтрах, что значительно сокращает время наблюдения, требуемое для получения необходимой информации.
Интерферометр LBTI, который стоит на телескопе, объединяет свет от двух зеркал, позволяя получать изображения с высоким разрешением. Ранее этот метод астрономы использовали для получения изображения поверхности спутника Юпитера Ио с самым большим пространственным разрешением, достигавшимся наземными телескопами. Оказалось, что новая технология может применяться и для наблюдения за активными ядрами галактик.
Статья по теме: Что из себя представляют черные дыры и как их ищут
Команда астрономов под руководством Джейкоба Исбелла (Jacob Isbell) из Аризонского университета применила Большой бинокулярный телескоп, чтобы получить изображение центра спиральной галактики NGC 1068. Ученые не только получили снимок активного галактического ядра, но и наблюдали сразу несколько космических явлений, происходящих в AGN. Об этом исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
Во-первых, команда Исбелла узнала, что яркий аккреционный диск вокруг черной дыры в центре NGC 1068 излучает огромное количество света, создавая давление электромагнитного излучения, которое отталкивает частицы пыли от ядра и формирует своего рода «пылевой ветер».

Во-вторых, исследователи заметили области, которые были намного ярче, чем ожидалось. Сравнив новые данные с предыдущими наблюдениями, Исбелл и его коллеги установили, что это результат воздействия радиоджета — мощного потока частиц и энергии, который выбрасывается из окрестностей черной дыры. Этот поток сталкивается с облаками газа и пыли, нагревая их и вызывая яркое свечение.
До недавнего времени низкое разрешение наземных телескопов не позволяло различать эти процессы по отдельности. Новые технологии, вроде Большого бинокулярного телескопа, дают возможность изучать сложные взаимодействия внутри AGN с невиданной ранее детализацией.
Открытие, которое сделала команда Исбелла — важный шаг в изучении сверхмассивных черных дыр и их роли в эволюции галактик.