M77，是一個絢麗無比的棒旋星系，位于4700萬光年之外的鲸魚座。在一項最新的研究中，天文學家在對M77的中心進行詳盡地觀測後，為一個存在30年已久的“統一模型”提供了重要證據。
M77，也被稱為NCG 1068。| 圖檔來源：ESO
統一模型
在大多數星系的中心，天文學家都發現了超大品質黑洞的存在。這些黑洞的品質是太陽品質的數百萬，甚至是數十億倍。但在任何時候，它們之中隻有少數是“活動的”。要成為一個“活動星系核（AGN）”，黑洞必須在它的周圍聚集大量的氣體，這些氣體會被加熱并釋放出明亮的光。
盡管活動星系核所占據的區域還沒有太陽系大，但它發出的光甚至可以比星系中所有恒星發出的光的總和還要亮。在某些情況下，黑洞還會産生巨大的物質噴流，它們會以接近光速的速度向外延伸。
自上個世紀50年代首次發現以來，AGN一直是天文學家熱衷研究的對象。天文學家也發現了不同類型的AGN，比如類星體、射電星系、賽弗特星系等。
活動星系核是一些星系中心的高能區域，由超大品質黑洞驅動。當噴流指向地球時，AGN看起來異常明亮，這類AGN被稱為“耀變體”。當噴流不指向地球或黑洞不産生噴流時，AGN看起來會完全不一樣。| 圖檔來源：ESO/M. Kornmesser and L. Cal ada
到了上個世紀80年代，天文學家提出了AGN的統一模型，認為所有的AGN本質上都是一樣，它們都具有相同的基本結構，包括中心的超大品質黑洞和圍繞着黑洞的厚重塵埃環。
根據這一模型，我們從地球上觀測AGN的角度決定了它們外觀上的差異。我們所看到的AGN類型取決于塵埃環遮蔽黑洞的程度，在某些情況下，黑洞會被完全遮蔽。
過去，天文學家已經發現了一些支援統一模型的證據，包括在M77中心發現的溫暖的塵埃。然而，天文學家仍然懷疑這些塵埃是否能夠完全遮蔽黑洞。
根據AGN的光譜，它們可被分為兩類：I型和II型。I型AGN的光譜中會同時顯示寬線區和窄線區；II型AGN的光譜中隻顯示窄線區。
清晰的圖像
位于智利阿塔卡馬沙漠的甚大望遠鏡（VLT）是世界上最先進的光學望遠鏡之一，它包含了4台位置固定、主鏡直徑為8.2米的望遠鏡。
VLT是由4台位置固定的8.2米望遠鏡以及4台可移動的1.8米輔助望遠鏡組成。這些望遠鏡可以聯合運作，組成巨大的甚大望遠鏡幹涉儀（VLTI），它所能捕捉到的細節遠超單獨的望遠鏡所能看見的。| 圖檔來源：ESO/H.H.Heyer
新的觀測資料來自于一個名為MATISSE的強大儀器，它可以透過塵埃，使天文學家準确地進行溫度測量。這樣一台強大的儀器結合了VLT的4台望遠鏡所收集的紅外線數，這種結合光線的技術是天文學中常用的幹涉測量，可以捕捉到即使是世界上最大的望遠鏡也無法分辨的細節。
在結合了ALMA和VLBA的射電資料後，研究人員可以清晰地繪制出M77中心的詳細圖像。他們發現了一個由宇宙塵埃和氣體組成的厚重的環，其中心隐藏着一個超大品質黑洞。如下圖（右）中所示，黑點顯示的是黑洞最可能的位置，兩個橢圓則顯示了塵埃環的範圍。這樣一幅詳細的畫面所描繪的正是統一模型所預期看到的。
VLTI在M77中心觀測到了一個由宇宙塵埃和氣體組成的厚重的環，一顆超大品質黑洞完全嵌在了環形中心。| 圖檔來源：ESO/Jaffe, Gámez-Rosas et al.
接下來，研究人員希望用MATISSE來觀測更多的AGN，以尋找更多關于統一模型的觀測證據。由于星系的演化和它們中心的活動星系核有着密切的關聯，是以更好地了解AGN，也能夠幫助我們更完整地了解星系是如何形成、演化和消亡的。
#創作團隊：
撰文：不二北鬥
排版/設計：雯雯
#參考來源：
https://www.eso.org/public/teles-instr/paranal-observatory/vlt/
https://www.eso.org/public/news/eso2203/
https://astronomy.com/news/2022/02/m77s-active-nucleus-is-hiding
http://www.natureasia.com/ko-kr/earth-env/research/13983
#圖檔來源：
首圖：ESO/Jaffe, Gámez-Rosas et al.