Teleskop Jamese Webba (JWST) poskytl dosud nejčistší snímek oblasti kolem supermasivní černé díry a vyřešil tak desítky let trvající debatu o příčině neobvyklé infračervené jasnosti v blízkosti těchto galaktických motorů. Nová data z JWST potvrzují, že přebytečné světlo nepochází z materiálu vyvrženého z černé díry, ale z prachu a plynu aktivně do ní padajících. Tento objev zpřesňuje naše chápání toho, jak černé díry rostou a jak ovlivňují galaxie, ve kterých sídlí.
Záhada infračerveného záření
Již více než 20 let astronomové pozorují neočekávaný přebytek infračerveného záření kolem supermasivních černých děr (SMBH) v aktivních galaxiích. Převládající teorie naznačovala, že tuto jasnost způsobily přehřáté ejekty – proudy hmoty vyvržené z bezprostřední blízkosti černé díry. Toto vysvětlení však nikdy plně neodpovídalo pozorování.
Průlom JWST v galaxii Circus
Nedávná studie publikovaná v časopise Nature Communications použila JWST ke studiu galaxie Circus, která se nachází 13 milionů světelných let od Země. Zkombinováním ostrých snímků JWST s pozemskými pozorováními vědci zjistili, že přibližně 87 % nadměrného infračerveného záření pochází z disku materiálu, který se spirálovitě dostává do SMBH. Tento disk, známý jako akreční disk, se tvoří, když plyn a prach padají směrem k černé díře, zahřáté na extrémní teploty gravitačními silami.
Tým použil interferometr JWST Aperture Masking Interferometer (AMI) k v podstatě zdvojnásobení rozlišení dalekohledu, což poskytuje bezprecedentní jasnost. Jak vysvětlil Joel Sanchez-Bermudez, astrofyzik z Národní autonomní univerzity v Mexiku, je to ekvivalentní pozorování pomocí 13metrového dalekohledu namísto standardních 6,5 metru JWST.
Černé díry: koblihy, disky a dynamika
Aktivní černé díry jsou napájeny prstencem plynu a prachu ve tvaru koblihy (tzv. torus). Když materiál spadne do černé díry, vytvoří tenčí, rychle rotující akreční disk. Tření uvnitř tohoto disku generuje intenzivní teplo a světlo a zakrývá samotnou černou díru.
Černé díry nepohltí všechno; také vyvrhují nějakou hmotu ve formě výtrysků nebo větrů. Pochopení interakce mezi těmito vnitřními a vnějšími toky je rozhodující pro určení toho, jak černé díry akumulují hmotu, ovlivňují tvorbu hvězd a nakonec tvoří své hostitelské galaxie.
Důsledky a budoucí výzkum
Výsledky JWST řeší dlouhodobou nejistotu ohledně zdroje infračerveného záření. Ukazuje také sílu interferometrie pro studium těchto extrémních prostředí. Vědci nyní použijí tuto techniku na další aktivní SMBH, aby určili, zda je dominance diskem indukované emise univerzální.
Budoucí pozorování se pokusí potvrdit, zda tento proces akrece potlačuje tvorbu hvězd v centrální oblasti Circus. Tento výzkum demonstruje jedinečnou schopnost JWST vyřešit dříve neviditelné detaily v nejextrémnějších prostředích ve vesmíru.
Tento objev znamená významný krok vpřed v pochopení složité dynamiky černých děr a jejich role ve vývoji galaxií.
