Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba dokonali kluczowej obserwacji dotyczącej tego, jak supermasywne czarne dziury pochłaniają materię. Badania skupiające się na galaktyce Cyrk znajdującej się 13 milionów lat świetlnych od nas wykazały, że prawie cały pył i gaz zasilający czarną dziurę skupia się w gęstym pierścieniu, a nie jest rozpraszany przez emisje, jak wcześniej sądzono. Odkrycie podważa dotychczasowe modele i zapewnia wyraźniejszy obraz sposobu, w jaki galaktyki emitują światło podczerwone.
Nieoczekiwana struktura źródła energii czarnej dziury
Przez wiele lat naukowcy uważali, że najjaśniejsza emisja podczerwieni z aktywnych galaktyk pochodzi głównie ze strumieni gorącego gazu wyrzucanych przez czarne dziury. Jednak wysokiej jakości zdjęcia Webba pokazują coś przeciwnego: Około 87% świecącego pyłu znajduje się w dysku kompaktowym zasilającym czarną dziurę, a mniej niż 1% jest wyrzucane w postaci spalin. Struktura ta, znana jako „torus”, działa zarówno jako lejek, jak i regulator – kierując materię do wewnątrz, kontrolując jednocześnie uwalnianie energii.
„Od lat 90. nie da się wyjaśnić nadmiernej emisji podczerwieni… modele uwzględniają albo torus, albo emisję, ale nie potrafią wyjaśnić nadmiaru.” – Enrique Lopez-Rodriguez, Uniwersytet Karoliny Południowej
Dlaczego to ma znaczenie: udoskonalanie naszego zrozumienia galaktyk
Nowe odkrycia są znaczące, ponieważ wymagają ponownej oceny sposobu, w jaki galaktyki wytwarzają energię. Czarne dziury są głównymi silnikami wielu galaktyk i dokładne modelowanie ich zachowania ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ewolucji galaktyk. Stare modele były niekompletne. Różnica między przewidywanym a obserwowanym światłem podczerwonym od dziesięcioleci zaskakuje astronomów, a niniejsze badanie w końcu dostarcza przekonującego wyjaśnienia: źródło paliwa jest znacznie bardziej skoncentrowane niż wcześniej sądzono.
Jak dokonano odkrycia
Zespół osiągnął ten przełom, korzystając z interferometru maskującego aperturę Webba – zaawansowanego instrumentu, który skutecznie podwaja rozdzielczość teleskopu, łącząc światło z wielu małych apertur. Technika ta pozwoliła badaczom zrekonstruować wyraźne obrazy centrum galaktyki Circus, ujawniając ukryte wcześniej szczegóły strefy zasilania czarnej dziury. Po raz pierwszy kosmiczny interferometr podczerwieni został użyty do badania obiektu poza naszą galaktyką, otwierając drzwi do podobnych obserwacji innych czarnych dziur.
Przyszłość badań nad czarnymi dziurami
Aby potwierdzić, czy Cyrk jest anomalią, czy typowym zjawiskiem dla innych czarnych dziur, naukowcy planują zwiększyć wielkość próbki. Potrzebne są badania statystyczne kilkunastu lub dwudziestu czarnych dziur, aby określić ogólne wzorce dysków akrecyjnych i wyrzutów. Te udoskonalone dane pozwolą nam stworzyć dokładniejsze modele wytwarzania energii galaktycznej i uzyskać głębsze zrozumienie tych tajemniczych kosmicznych silników.
Odkrycie podkreśla siłę nowych technologii, takich jak technologia Webba, w kwestionowaniu długo utrzymywanych przekonań i zapewnianiu jaśniejszego obrazu najbardziej ekstremalnych zjawisk we wszechświecie.
