Une image en fausses couleurs de la région centrale de la galaxie active NGC 5643 vue avec le réseau millimétrique ALMA. Le disque spiral est vu à la lumière du gaz moléculaire en rouge, et le gaz chaud sortant en bleu-orange. L'émission montre un disque circumnucléaire et un tore au cœur. Les astronomes ont utilisé l'observatoire à rayons X Chandra pour imager l'émission de rayons X de la région nucléaire et, avec les résultats ALMA, confirmer que la structure est le disque circumnucléaire et le tore. Crédit :ESO/A. Alonso-Herrero et al.; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
La plupart des galaxies hébergent des trous noirs supermassifs dans leurs noyaux, chacun avec des millions ou des milliards de masses solaires de matière. On pense qu'il y a un tore de poussière et de gaz autour des trous noirs, et un disque d'accrétion qui devient très chaud au fur et à mesure que la matière tombe dessus, à son tour le chauffage du tore et du gaz et de la poussière circumnucléaires. Un tel noyau galactique actif (AGN) rayonne à travers le spectre tandis que la poussière bloque souvent la vue des régions les plus internes. De puissants jets bipolaires de particules chargées sont également souvent éjectés. Le rayonnement du tore peut être vu directement aux longueurs d'onde infrarouges et, quand il disperse les particules en mouvement rapide, aux énergies des rayons X.
Les noyaux galactiques actifs (AGN) sont parmi les phénomènes les plus dramatiques et les plus intéressants de l'astronomie extragalactique. Tous les modèles AGN standard prédisent la présence d'un tore et d'un disque d'accrétion, mais les détails de la région ont été difficiles à étudier directement car le tore est considéré comme relativement petit, seulement des centaines d'années-lumière. Le réseau millimétrique ALMA, cependant, a récemment permis la détection de structures AGN proches dans le continuum et l'émission de raies moléculaires. NGC5643 est une galaxie spirale de face qui héberge un AGN et des jets bipolaires. L'année dernière, ALMA a repéré une structure allongée dans son noyau d'environ quatre-vingts années-lumière de diamètre (environ 200 années-lumière de diamètre en émission du composant de gaz moléculaire plus froid). Les scientifiques avaient proposé que la structure était le tore AGN attendu et le matériau moléculaire associé responsable de l'obscurcissement de l'AGN et de la collimation des jets.
les astronomes du CfA Pepi Fabbiano, Aneta Siemiginowska, et Martin Elvis et un collègue ont maintenant utilisé l'observatoire de rayons X Chandra pour imager la région et son tore en rayons X. En regardant l'énergie d'une ligne lumineuse de rayons X de fer, l'équipe trouve une structure d'environ 200 années-lumière qui coïncide assez bien avec la structure moléculaire. Il semble être grumeleux, et cette caractéristique ainsi que sa taille et la densité estimée à partir des observations d'ALMA suggèrent qu'il s'agit du disque circumnucléaire. C'est le premier objet pour lequel Chandra et ALMA ont identifié le tore critique; d'importance supplémentaire est le fait que les deux observations couvrent la gamme des rayons X aux longueurs d'onde millimétriques. Normalement, ces bandes très différentes échantillonnent respectivement des matériaux extrêmement chauds ou extrêmement froids provenant de régions très différentes, mais AGN est un quartier très complexe.