Astronomen haben mit dem James-Webb-Weltraumteleskop die zentrale Region der Circinus-Galaxie beobachtet, einer relativ nahen aktiven Galaxie, die 13 Millionen Lichtjahre entfernt liegt. Die neuen Daten zeigen, dass das supermassive Schwarze Loch im Kern der Galaxie in erster Linie umgebenden Staub und Gas verzehrt, anstatt sie wie bisher angenommen in Ausflüssen auszustoßen. Dieses Ergebnis stellt bestehende Modelle zur Funktionsweise aktiver galaktischer Kerne in Frage und unterstreicht die Leistungsfähigkeit der fortschrittlichen Bildgebungsfähigkeiten von Webb.
Den verborgenen Kern enthüllen
Die Circinus-Galaxie, katalogisiert als ESO 97-G13, ist aufgrund ihrer dichten, undurchsichtigen Wolken aus Gas und Staub seit langem für Forscher von Interesse. Bodengestützte Teleskope hatten Mühe, diesen Schleier zu durchdringen, was detaillierte Beobachtungen des zentralen Schwarzen Lochs erschwerte. Webb überwand diese Hürde mit einem speziellen Hochkontrastmodus namens Aperture Masking Interferometer, der Licht durch kleine Aperturen kombiniert, um Interferenzmuster zu erzeugen.
Diese Technik verwandelte Webb effektiv in ein Miniaturinterferometer und erzeugte ein scharfes Bild des zentralen Motors der Galaxie. Die Analyse ergab, dass der größte Teil der Infrarotemission von einem donutförmigen Staubtorus stammt, der das Schwarze Loch „speist“, und nicht von nach außen fließendem Material.
Wie Schwarze Löcher wachsen
Supermassive Schwarze Löcher wachsen, indem sie umgebende Materie anziehen. Dieses Material sammelt sich zu einem Torus um das Schwarze Loch und bildet eine rotierende Akkretionsscheibe. Durch die Reibung innerhalb dieser Scheibe wird sie erhitzt, wodurch sie intensive Strahlung aussendet, darunter auch Infrarotlicht. Die neuen Daten von Webb bestätigen, dass die primäre Quelle des Infrarotlichts in der Nähe des Kerns der Circinus-Galaxie die innersten Regionen dieses staubigen Torus sind, was frühere Annahmen über die Dominanz des Ausflusses widerlegt.
„Es ist das erste Mal, dass ein kontrastreicher Webb-Modus verwendet wird, um eine extragalaktische Quelle zu untersuchen“, sagte Dr. Julien Girard vom Space Telescope Science Institute.
Implikationen für die zukünftige Forschung
Dieser Durchbruch ebnet den Weg für detailliertere Untersuchungen von Schwarzen Löchern in anderen Galaxien. Durch die Anwendung von Webbs kontrastreicher Bildgebung auf zusätzliche Ziele können Astronomen einen größeren Katalog von Emissionsmustern erstellen und so feststellen, ob das Verhalten der Circinus-Galaxie typisch oder eine Ausnahme ist. Um den Zusammenhang zwischen Akkretionsscheiben, Ausflüssen und der Gesamtleistungsabgabe dieser Objekte zu verstehen, ist eine statistische Stichprobe von Schwarzen Löchern erforderlich.
Die in Nature Communications veröffentlichten Ergebnisse zeigen das wachsende Potenzial interferometrischer Methoden in der Weltraumastronomie. Mit weiteren geplanten Beobachtungen erweitert Webb die Grenzen unserer Fähigkeit, in die verborgensten Winkel des Universums zu blicken. Das Team hofft, die Stichprobe auf Dutzende von Schwarzen Löchern auszudehnen.
Letztendlich liefert diese Forschung ein klareres Verständnis der Mechanik von Schwarzen Löchern und unterstreicht die transformative Kraft neuer Beobachtungsinstrumente in der Astrophysik.
