Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) pořídil dosud nejčistší snímek prostředí supermasivní černé díry, který poskytuje klíčový nový pohled na to, jak tyto kosmické motory rostou. Pozorování zaměřená na galaxii Circus, která se nachází 14 milionů světelných let daleko, ukazuje, že intenzivní infračervená záře dříve přisuzovaná silnému vyvržení ve skutečnosti pochází z hustého disku plynu a prachu spirálovitě stoupajícího do černé díry. Tento objev zpochybňuje zažité předpoklady o fungování aktivních černých děr a jejich roli ve vývoji galaxií.
Odhalení vnitřního fungování černé díry
Po celá desetiletí astronomové věřili, že většina infračerveného záření v blízkosti aktivních černých děr pochází z materiálu, který je prudce vyvržen ven. Vysoce kvalitní infračervené snímky z JWST však nyní odhalily, že dominantním zdrojem této energie je plochý disk horkého prachu a plynu přímo živící černou díru. Tento disk, známý jako torus, představuje přibližně 87 % pozorovatelného infračerveného záření.
Tým vedený Enriquem Lopezem-Rodriguezem z University of South Carolina použil na JWST specializovaný režim s vysokým kontrastem, který efektivně zdvojnásobil rozlišení dalekohledu z 6,5 metru na 13 metrů. To jim umožnilo zvýraznit a zmapovat struktury ve středu galaxie, které byly dříve skryty okolním prachem. Výsledek: detailní pohled na akreční disk černé díry, který slouží jako hlavní zásobník materiálu vtahovaného dovnitř.
Náročné staré modely
Předchozí dalekohledy neměly dostatečné rozlišení, aby rozlišily světlo vyzařované akrečním diskem, prachovým torusem a ejektem a smíchaly je do jednoho nevyřešeného zdroje. Schopnost JWST oddělit tyto komponenty je revoluční. Pouze asi 1 % infračervené emise pochází ze slabého výronu, což naznačuje, že výron černé díry hraje v celkové energetické bilanci menší roli ve srovnání s hmotou padající dovnitř. Zbývajících 12 % pochází ze vzdálenějšího prachu, zahřátého zářením černé díry.
Důsledky pro vývoj galaxií
Pochopení růstu černých děr je zásadní pro pochopení toho, jak se galaxie vyvíjejí. Jak černé díry spotřebovávají hmotu, mohou uvolňovat obrovské množství energie, které buď potlačuje nebo stimuluje tvorbu hvězd a formuje celkovou strukturu galaxie. Jasné oddělení padajícího materiálu od vyvrhovaného prachu poskytuje kritické informace o tomto procesu.
“Potřebujeme statistický vzorek černých děr, možná tucet nebo dva, abychom pochopili, jak souvisí hmota v jejich akrečních discích a jejich emise s jejich silou,” vysvětlil Lopez-Rodriguez.
Výzkumný tým plánuje použít tuto techniku na další blízké černé díry s cílem vytvořit komplexní obrázek o tom, jak tito vesmírní obři rostou a jak ovlivňují své hostitelské galaxie. Prachový torus pozorovaný na Circus je považován za běžný mezi aktivními černými dírami, což z něj činí zásadní krok k odhalení tajemství evoluce galaxií.
