Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) зробив найчіткіше зображення оточення надмасивної чорної діри, надаючи ключове нове розуміння того, як розвиваються ці космічні двигуни. Спостереження, зосереджені на галактиці Цирк, розташованій на відстані 14 мільйонів світлових років, показують, що інтенсивне інфрачервоне світіння, яке раніше приписували потужним викидам, насправді походить від щільного диска газу та пилу, який обертається по спіралі в чорну діру. Це відкриття кидає виклик давнім припущенням про те, як функціонують активні чорні діри та їх роль в еволюції галактик.
Розкриття внутрішньої роботи чорної діри
Протягом десятиліть астрономи вважали, що більша частина інфрачервоного випромінювання поблизу активних чорних дір походить від матеріалу, який різко викидається назовні. Однак високоякісне інфрачервоне зображення від JWST показало, що домінуючим джерелом цієї енергії є плоский диск гарячого пилу та газу, який безпосередньо живить чорну діру. На цей диск, відомий як тор, припадає приблизно 87% спостережуваного інфрачервоного випромінювання.
Команда під керівництвом Енріке Лопес-Родрігеса з Університету Південної Кароліни використовувала спеціальний висококонтрастний режим на JWST, фактично подвоївши роздільну здатність телескопа з 6,5 метрів до 13 метрів. Це дозволило їм виділити та нанести на карту структури в центрі галактики, які раніше були приховані навколишнім пилом. Результат: детальний вид акреційного диска чорної діри, який служить основним резервуаром матеріалу, що втягується всередину.
Виклик старим моделям
Попередні телескопи не мали достатньої роздільної здатності, щоб розрізняти світло, випромінюване акреційним диском, пиловим тором і викидом, змішуючи їх в одне нероздільне джерело. Здатність JWST розділяти ці компоненти є революційною. Лише близько 1% інфрачервоного випромінювання походить від слабкого викиду, що вказує на те, що викид чорної діри відіграє незначну роль у загальному енергетичному балансі порівняно з речовиною, яка падає всередину. Решта 12% походять із пилу, що знаходиться далі, нагрітого випромінюванням чорної діри.
Наслідки для еволюції галактик
Розуміння зростання чорних дір має фундаментальне значення для розуміння того, як розвиваються галактики. Оскільки чорні діри споживають матерію, вони можуть вивільняти величезну кількість енергії, яка або пригнічує, або стимулює утворення зірок і формує загальну структуру галактики. Чітке відділення матеріалу, що потрапляє, від пилу, що видаляється, надає важливу інформацію про цей процес.
«Нам потрібна статистична вибірка чорних дір, можливо, дюжина чи дві, щоб зрозуміти, як маса їх акреційних дисків і викиди пов’язані з їх потужністю», — пояснив Лопес-Родрігес.
Дослідницька група планує застосувати цю техніку до інших сусідніх чорних дір, щоб створити повну картину того, як ці космічні гіганти ростуть і як вони впливають на свої галактики. Пиловий тор, який спостерігали в Circus, вважається поширеним серед активних чорних дір, що робить його життєво важливим кроком на шляху до розкриття таємниць еволюції галактик.
