Телескоп Джеймса Вебба (JWST) надав найчіткіше зображення області навколо надмасивної чорної діри, вирішивши десятирічні дебати про причину незвичайної яскравості інфрачервоного випромінювання поблизу цих галактичних двигунів. Нові дані JWST підтверджують, що надлишок світла походить не від матеріалу, викинутого з чорної діри, а від пилу та газу, які активно падають у неї. Це відкриття покращує наше розуміння того, як чорні діри ростуть і як вони впливають на галактики, в яких вони знаходяться.
Таємниця інфрачервоного випромінювання
Понад 20 років астрономи спостерігали несподіваний надлишок інфрачервоного випромінювання навколо надмасивних чорних дір (SMBH) в активних галактиках. Переважаюча теорія припускала, що ця яскравість була спричинена перегрітими викидами — потоками матерії, що викидаються з безпосередніх околиць чорної діри. Однак це пояснення ніколи не повністю відповідало спостереженням.
Прорив JWST у галактиці Цирк
Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, використовувало JWST для вивчення галактики Цирк, розташованої на відстані 13 мільйонів світлових років від Землі. Поєднавши чіткі зображення JWST із наземними спостереженнями, дослідники виявили, що приблизно 87% надлишкового інфрачервоного випромінювання походить від диска матеріалу, що обертається по спіралі в SMBH. Цей диск, відомий як акреційний диск, утворюється, коли газ і пил падають у бік чорної діри, нагрітої до екстремальних температур силами гравітації.
Команда використовувала інтерферометр з маскуванням діафрагми (AMI) JWST, щоб фактично подвоїти роздільну здатність телескопа, забезпечуючи безпрецедентну чіткість. Як пояснив Джоель Санчес-Бермудес, астрофізик з Національного автономного університету Мексики, це еквівалентно спостереженню за допомогою 13-метрового телескопа замість стандартних 6,5 метрів JWST.
Чорні діри: пончики, диски та динаміка
Активні чорні діри живляться кільцем газу та пилу у формі бублика (так зване тор). Коли матеріал падає в чорну діру, він утворює тонший, швидко обертовий акреційний диск. Тертя всередині цього диска генерує інтенсивне тепло і світло, закриваючи саму чорну діру.
Чорні діри не поглинають усе; вони також викидають деяку речовину у вигляді струменів або вітру. Розуміння взаємодії між цими внутрішніми та зовнішніми потоками має вирішальне значення для визначення того, як чорні діри накопичують матерію, впливають на формування зірок і, зрештою, формують галактики-господарі.
Наслідки та майбутні дослідження
Результати JWST усувають давню невизначеність щодо джерела інфрачервоного випромінювання. Це також демонструє потужність інтерферометрії для вивчення цих екстремальних середовищ. Тепер дослідники застосують цю техніку до інших активних SMBH, щоб визначити, чи є домінування дискового випромінювання універсальним.
Подальші спостереження спробують підтвердити, чи цей процес акреції пригнічує утворення зірок у центральній області Цирку. Це дослідження демонструє унікальну здатність JWST вирішувати раніше невидимі деталі в найекстремальніших середовищах у Всесвіті.
Це відкриття знаменує собою значний крок вперед у розумінні складної динаміки чорних дір та їхньої ролі в еволюції галактик.
