1970年代、科学者たちは銀河の中心からの電波放射が超大質量ブラックホール（SMBH）の存在によるものであることを確認しました。射手座とさそり座の間の地球から約26,000光年に位置するこの特徴は、射手座A *として知られるようになりました。それ以来、天文学者は、ほとんどの巨大な銀河が中心にSMBHを持っていることを理解するようになりました。
さらに、天文学者はこれらの銀河のブラックホールが塵とガスの巨大な回転トーラスに囲まれていることを知るようになりました。しかし、最近になって、Atacama Large Millimeter / submillimeter Array（ALMA）を使用する天文学者のチームが、M77の超大質量ブラックホールの周りの回転するダストガストーラスの画像を取得できました。
彼らの発見を詳述する研究は最近発表されました 天文ジャーナルの手紙 「アルマはNGC 1068核で不均質なコンパクトな回転高密度分子トーラスを明らかにする」というタイトルで。この調査は、鹿児島大学の支援を得て、今西正敏率いる国立天文台の日本人研究者チームによって実施されました。
ほとんどの大規模な銀河と同様に、M77にはアクティブ銀河核（AGN）があり、塵やガスがSMBHに付着しているため、通常よりも高い光度になります。しばらくの間、天文学者はSMBHと銀河の間に存在する奇妙な関係に戸惑いました。より大規模な銀河はSMBHが大きいのに対し、ホスト銀河は中央のブラックホールよりも100億倍も大きいです。
これは当然、非常に異なるスケールの2つのオブジェクトが相互に直接影響を与える方法についての疑問を引き起こします。その結果、天文学者は銀河とブラックホールがどのように共進化するかを決定するためにAGNを研究することを求めてきました。彼らの研究のために、チームは、地球から約4700万光年離れた位置にある渦巻銀河であるM77の中央領域の高解像度観測を行いました。
チームはALMAを使用して、M77の中心の周りの領域を画像化し、半径20光年のコンパクトな気体構造を解像することができました。予想通り、チームはコンパクトな構造が銀河の中心のブラックホールの周りを回転していることを発見しました。今西正敏がALMAのプレスリリースで説明したように：
「AGNのさまざまな観測的特徴を解釈するために、天文学者は、アクティブな超大質量ブラックホールの周りのダスト状ガスの回転ドーナツのような構造を想定しています。これはAGNの「統合モデル」と呼ばれます。ただし、ほこりっぽいガス状のドーナツの外観は非常に小さいです。 ALMAの高解像度により、構造を直接見ることができます。」
これまで、天文学者はM77の中心を観測してきましたが、今まで中心の回転トーラスを解くことができませんでした。これは、ALMAの優れた解像度と分子放出ラインの選択のおかげで可能になりました。これらのエミッションラインには、濃いガスでのみマイクロ波を放出するシアン化水素（HCN）とホルミルイオン（HCO +）、およびさまざまな条件下でマイクロ波を放出する一酸化炭素が含まれます。
これらの輝線の観察により、トーラスが非常に密になるというチームによる別の予測が確認されました。 「これまでの観測から、塵の多いガス状トーラスが東西に伸びていることが明らかになりました」と今西氏は言う。 「ALMAデータから明らかになったダイナミクスは、トーラスの予想される回転方向と正確に一致しています。」
しかし、彼らの観察はまた、SMBHの周りのガスの分布が、単純な統一モデルが示唆するものよりも複雑であることも示しました。このモデルによれば、トーラスの回転はブラックホールの重力に追従します。しかし、今西と彼のチームが発見したことは、トーラス内のガスと塵も非常にランダムな動きの兆候を示すことを示しました。
これらは、M77の中心にあるAGNに過去の小さな銀河との融合を含む激しい歴史があることを示している可能性があります。つまり、チームの観察は、銀河系の合併がAGNの形成と振る舞いに大きな影響を与える可能性があることを示しています。この点で、M77トーラスの観測は、銀河の歴史と進化に関する手掛かりをすでに提供しています。
SMBHの研究は、集中的ではありますが、非常に困難でもあります。一方では、最も近いSMBH（Sagitarrius A *）は比較的静かで、少量のガスしか付着しません。同時に、それは私たちの銀河の中心に位置しており、そこに介在する塵、ガス、星によって覆い隠されています。そのため、天文学者はSMBHとそれらの銀河がどのように共存しているかを研究するために他の銀河に目を向けざるを得ません。
そして何十年にもわたる研究と機器の改良のおかげで、科学者たちは初めてこれらの不思議な領域をはっきりと垣間見始めています。天文学者はそれらを詳細に研究できることで、このような巨大なブラックホールとその環状構造が銀河と共存する方法について、貴重な洞察を得ています。
