Самое детальное изображение края черной дыры пролило свет на ее взаимодействие с галактикой

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» предоставил самое детальное на сегодняшний день изображение областей, окружающих сверхмассивную черную дыру, что может разрешить давнюю астрономическую загадку и опровергнуть устоявшееся представление о природе этих экстремальных объектов.

На протяжении десятилетий астрономы наблюдали загадочное избыточное инфракрасное свечение вокруг активных сверхмассивных черных дыр в центрах некоторых галактик. Ранее это свечение объяснялось релятивистскими струями и ветрами — перегретыми потоками вещества, выброшенными из черной дыры. Однако новые данные с телескопа Джеймс Уэбб, объединенные с результатами наземных наблюдений, показывают, что в случае с черной дырой в центре галактики Циркуль источником избыточного инфракрасного излучения является не вещество, утекающее от черной дыры, а пылевой диск, активно падающий на нее.

Это открытие имеет ключевое значение для понимания роста и эволюции сверхмассивных черных дыр, а также их влияния на галактики, в которых они находятся. Активные черные дыры питаются от гигантского кольца, или тора, из падающего газа и пыли. Вещество с внутреннего края этого "пончика" формирует тонкий аккреционный диск, который, закручиваясь по спирали, падает в черную дыру. Часть материала, однако, выбрасывается обратно в космос мощными джетами и ветрами. Понимание структуры тора, аккреционного диска и выбросов критически важно для изучения того, как черные дыры поглощают и выбрасывают вещество, потенциально подавляя или, наоборот, усиливая звездообразование в целых галактиках.

Плотный газ и яркий свет звезд ранее мешали детально изучить центральную область галактики Циркуль. Уникальные возможности телескопа Джеймса Уэбба, а именно его апертурный маскирующий интерферометр (AMI), входящий в состав прибора NIRISS, позволили решить эту проблему. Этот инструмент действует как физическая маска с семью небольшими отверстиями, что эффективно удваивает разрешающую способность телескопа. Благодаря этому астрономы смогли получить беспрецедентно четкое изображение области шириной 33 световых года в центре галактики.

Анализ данных показал, что подавляющая часть избыточного инфракрасного излучения — около 87% — исходит именно от пылевого аккреционного диска, питающего черную дыру. Лишь менее 1% этого свечения связано с энергичными выбросами вещества. Это открытие меняет прежние представления и указывает на то, что именно процессы аккреции, а не оттока вещества, являются доминирующим источником наблюдаемого инфракрасного излучения в ядрах таких галактик. Полученные результаты также демонстрируют огромный потенциал интерферометрических наблюдений с помощью телескопа Джеймса Уэбба для изучения других активных ядер галактик, что в будущем позволит построить более точную картину поведения сверхмассивных черных дыр.