Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) запечатлел самое чёткое изображение окружения сверхмассивной чёрной дыры, обеспечив ключевое новое понимание того, как эти космические двигатели растут. Наблюдения, сфокусированные на галактике Циркус, расположенной в 14 миллионах световых лет от нас, показывают, что интенсивное инфракрасное свечение, ранее приписываемое мощным выбросам, на самом деле исходит из плотного диска газа и пыли, спирально падающего в чёрную дыру. Это открытие бросает вызов давним предположениям о том, как функционируют активные чёрные дыры и какова их роль в эволюции галактик.
Раскрытие внутренних механизмов чёрной дыры
На протяжении десятилетий астрономы считали, что большая часть инфракрасного излучения вблизи активных чёрных дыр исходит от вещества, которое с силой выбрасывается наружу. Однако высококачественная инфракрасная съёмка JWST теперь показала, что доминирующим источником этой энергии является плоский диск горячей пыли и газа, непосредственно питающий чёрную дыру. Этот диск, известный как тор, составляет примерно 87% наблюдаемого инфракрасного излучения.
Команда под руководством Энрике Лопеса-Родригеса из Университета Южной Каролины использовала специализированный режим высокой контрастности на JWST, фактически удвоив разрешающую способность телескопа с 6,5 до 13 метров. Это позволило им выделить и картировать структуры в центре галактики, которые ранее были скрыты окружающей пылью. Результат: детальный вид аккреционного диска чёрной дыры, служащего основным резервуаром вещества, притягиваемого внутрь.
Бросая вызов старым моделям
Предыдущие телескопы не имели достаточного разрешения, чтобы различить свет, излучаемый аккреционным диском, пылевым тором и выбросами, смешивая их в один неразрешённый источник. Способность JWST разделять эти компоненты является революционной. Лишь около 1% инфракрасного излучения исходит от слабого выброса, что указывает на то, что выбросы чёрной дыры играют незначительную роль в общем энергетическом балансе по сравнению с падающим внутрь веществом. Оставшиеся 12% происходят из пыли на большем расстоянии, нагретой излучением чёрной дыры.
Последствия для эволюции галактик
Понимание роста чёрных дыр имеет основополагающее значение для понимания того, как развиваются галактики. По мере того как чёрные дыры поглощают материю, они могут высвобождать огромное количество энергии, которая либо подавляет, либо стимулирует звездообразование и формирует общую структуру галактики. Чёткое разделение материала, падающего внутрь, от пыли, выталкиваемой наружу, обеспечивает критическую информацию об этом процессе.
«Нам нужна статистическая выборка чёрных дыр, возможно, дюжина или два, чтобы понять, как масса в их аккреционных дисках и их выбросы связаны с их мощностью», — объяснил Лопес-Родригес.
Исследовательская группа планирует применить эту технику к другим близлежащим чёрным дырам, стремясь создать всеобъемлющую картину того, как растут эти космические гиганты и как они влияют на свои галактики-хозяева. Пылевой тор, наблюдаемый в Циркусе, считается распространённым среди активных чёрных дыр, что делает это жизненно важным шагом на пути к раскрытию тайн эволюции галактик.
