Selama tahun 1970-an, para saintis mengesahkan bahawa pelepasan radio yang berasal dari pusat galaksi kita disebabkan oleh adanya Lubang Hitam Supermasif (SMBH). Terletak kira-kira 26.000 tahun cahaya dari Bumi antara buruj Sagittarius dan Scorpius, ciri ini kemudian dikenali sebagai Sagittarius A *. Sejak masa itu, para astronom telah memahami bahawa kebanyakan galaksi besar mempunyai SMBH di pusatnya.
Terlebih lagi, para astronom telah mengetahui bahawa lubang hitam di galaksi-galaksi ini dikelilingi oleh torus habuk dan gas berputar yang besar, itulah yang menyumbang kepada tenaga yang mereka keluarkan. Namun, baru-baru ini pasukan astronomi, yang menggunakan Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), dapat menangkap gambar torus gas berdebu berputar di sekitar lubang hitam supermasif M77.
Kajian yang memperincikan penemuan mereka baru-baru ini muncul di Surat Jurnal Astronomi di bawah tajuk "ALMA Mendedahkan Taurat Molekul Berat Padat Kompak Inhomogen di Nukleus NGC 1068". Kajian ini dilakukan oleh pasukan penyelidik Jepun dari Observatorium Astronomi Nasional Jepun - yang diketuai oleh Masatoshi Imanishi - dengan bantuan dari Universiti Kagoshima.
Seperti kebanyakan galaksi besar, M77 mempunyai Nukleus Galaktik Aktif (AGN), di mana habuk dan gas bertambah ke SMBHnya, menuju ke cahaya yang lebih tinggi daripada biasa. Untuk beberapa waktu, ahli astronomi bingung dengan hubungan ingin tahu yang wujud antara SMBH dan galaksi. Walaupun galaksi yang lebih besar mempunyai SMBH yang lebih besar, galaksi inang masih 10 bilion kali lebih besar daripada lubang hitam pusatnya.
Ini secara semula jadi menimbulkan persoalan tentang bagaimana dua objek skala yang sangat berbeza dapat saling mempengaruhi satu sama lain. Akibatnya, para astronom telah berusaha untuk mengkaji AGN adalah untuk menentukan bagaimana galaksi dan lubang hitam berkembang bersama. Demi kajian mereka, pasukan ini melakukan pemerhatian resolusi tinggi di wilayah pusat M77, sebuah galaksi spiral terlarang yang terletak sekitar 47 juta tahun cahaya dari Bumi.
Dengan menggunakan ALMA, pasukan tersebut mengabadikan gambar di sekitar pusat M77 dan dapat menyelesaikan struktur gas yang padat dengan radius 20 tahun cahaya. Seperti yang dijangkakan, pasukan mendapati bahawa struktur padat berputar di sekitar lubang hitam pusat galaksi. Seperti yang dijelaskan oleh Masatoshi Imanishi dalam siaran akhbar ALMA:
"Untuk menafsirkan pelbagai ciri pemerhatian AGN, ahli astronomi menganggap struktur gas berdebu seperti donat berputar di sekitar lubang hitam supermasif aktif. Ini dipanggil ‘model bersatu’ AGN. Walau bagaimanapun, penampilan donat gas berdebu sangat kecil. Dengan resolusi tinggi ALMA, sekarang kita dapat melihat strukturnya secara langsung. "
Pada masa lalu, ahli astronomi telah memerhatikan pusat M77, tetapi tidak ada yang dapat menyelesaikan torus berputar di pusatnya hingga sekarang. Ini dimungkinkan berkat resolusi ALMA yang unggul, serta pemilihan saluran pelepasan molekul. Saluran pelepasan ini merangkumi hidrogen sianida (HCN) dan ion formil (HCO +), yang memancarkan gelombang mikro hanya dalam gas yang padat, dan karbon monoksida - yang memancarkan gelombang mikro dalam pelbagai keadaan.
Pengamatan garis pelepasan ini mengesahkan ramalan lain yang dibuat oleh pasukan, iaitu bahawa torus akan sangat padat. "Pemerhatian sebelumnya telah menunjukkan pemanjangan timur-barat torus gas berdebu," kata Imanishi. "Dinamika yang dinyatakan dari data ALMA kami sangat sesuai dengan orientasi putaran torus yang diharapkan."
Namun, pemerhatian mereka juga menunjukkan bahawa pengedaran gas di sekitar SMBH lebih rumit daripada apa yang dicadangkan oleh model bersatu sederhana. Menurut model ini, putaran torus akan mengikuti graviti lubang hitam; tetapi apa yang dijumpai oleh Imanishi dan pasukannya menunjukkan bahawa gas dan habuk di torus juga menunjukkan tanda-tanda pergerakan yang sangat rawak.
Ini dapat menjadi petunjuk bahawa AGN di pusat M77 memiliki sejarah ganas, yang dapat termasuk penggabungan dengan galaksi kecil pada masa lalu. Ringkasnya, pemerhatian pasukan menunjukkan bahawa penggabungan galaksi mungkin memberi kesan yang signifikan terhadap bagaimana AGN terbentuk dan berkelakuan. Dalam hal ini, pengamatan mereka terhadap torus M77 sudah memberikan petunjuk mengenai sejarah dan evolusi galaksi.
Kajian SMBH, walaupun intensif, juga sangat mencabar. Di satu pihak, SMBH terdekat (Sagitarrius A *) agak sunyi, dengan hanya sejumlah kecil gas yang naik ke atasnya. Pada masa yang sama, ia terletak di pusat galaksi kita, di mana ia dikaburkan oleh campur tangan debu, gas dan bintang. Oleh itu, ahli astronomi terpaksa melihat galaksi lain untuk mengkaji bagaimana SMBH dan galaksi mereka wujud bersama.
Dan berkat kajian selama beberapa dekad dan peningkatan instrumen, para saintis mula mendapat gambaran jelas mengenai kawasan misteri ini untuk pertama kalinya. Dengan dapat mempelajarinya secara terperinci, para astronom juga memperoleh pandangan berharga tentang bagaimana lubang hitam besar dan strukturnya yang berdering dapat wujud bersama galaksi mereka dari masa ke masa.
