Телескоп Джеймса Уэбба (JWST) предоставил самое чёткое изображение области вокруг сверхмассивной чёрной дыры, разрешив многолетний спор о причинах необычной инфракрасной яркости вблизи этих галактических двигателей. Новые данные, полученные с помощью JWST, подтверждают, что избыточный свет исходит не от вещества, выброшенного чёрной дырой, а от пыли и газа, активно падающих в неё. Это открытие уточняет наше понимание того, как растут чёрные дыры и как они влияют на галактики, в которых находятся.
Загадка Инфракрасного Излучения
Более 20 лет астрономы наблюдали неожиданний избыток инфракрасного излучения вокруг сверхмассивных чёрных дыр (СМЧД) в активных галактиках. Преобладающая теория предполагала, что эта яркость возникает из-за перегретых выбросов — потоков вещества, выбрасываемых из непосредственной близости чёрной дыры. Однако это объяснение никогда полностью не соответствовало наблюдениям.
Прорыв JWST в Галактике Циркус
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, использовало JWST для изучения галактики Циркус, расположенной в 13 миллионах световых лет от Земли. Сочетая чёткие изображения JWST с наземными наблюдениями, исследователи обнаружили, что примерно 87% избыточного инфракрасного излучения исходит из диска материала, спирально падающего в СМЧД. Этот диск, известный как аккреционный диск, формируется, когда газ и пыль падают к чёрной дыре, нагреваясь до экстремальных температур гравитационными силами.
Команда использовала апертурный маскирующий интерферометр (AMI) JWST, чтобы фактически удвоить разрешение телескопа, обеспечив беспрецедентную чёткость. Как объяснил Хоэль Санчес-Бермудес, астрофизик из Национального автономного университета Мексики, это эквивалентно наблюдению с помощью 13-метрового телескопа вместо стандартных 6,5 метров JWST.
Чёрные Дыры: Пончики, Диски и Динамика
Активные чёрные дыры питаются кольцом газа и пыли, напоминающим пончик (называемым тором). Когда материал падает в чёрную дыру, он формирует более тонкий, быстро вращающийся аккреционный диск. Трение внутри этого диска генерирует сильный нагрев и свет, скрывая саму чёрную дыру.
Чёрные дыры не поглощают всё; они также выбрасывают некоторое количество вещества в виде струй или ветров. Понимание взаимодействия между этими потоками внутрь и наружу имеет решающее значение для определения того, как чёрные дыры аккумулируют материю, влияют на звёздообразование и, в конечном итоге, формируют свои галактики-хозяева.
Последствия и Будущие Исследования
Результаты JWST устраняют давнюю неопределённость в отношении источника инфракрасного излучения. Это также демонстрирует мощь интерферометрии для изучения этих экстремальных сред. Исследователи теперь применят эту технику к другим активным СМЧД, чтобы определить, является ли преобладание диско-обусловленного излучения универсальным.
Будущие наблюдения попытаются подтвердить, подавляет ли этот аккреционный процесс звездообразование в центральной области Циркуса. Это исследование демонстрирует уникальную способность JWST разрешать ранее невидимые детали в самых экстремальных средах во Вселенной.
Это открытие знаменует собой значительный шаг вперёд в понимании сложной динамики чёрных дыр и их роли в эволюции галактик.
