Astronomowie wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do obserwacji centralnego obszaru Galaktyki Cyrk, stosunkowo pobliskiej aktywnej galaktyki, oddalonej o 13 milionów lat świetlnych. Nowe dane pokazują, że supermasywna czarna dziura w jądrze galaktyki przede wszystkim zużywa otaczający pył i gaz, zamiast wyrzucać je strumieniami, jak wcześniej sądzono. Odkrycie to podważa istniejące modele funkcjonowania aktywnych jąder galaktycznych i demonstruje możliwości najnowocześniejszego instrumentarium Webba.
Odkrywanie ukrytego rdzenia
Galaktyka Cyrk, skatalogowana jako ESO 97-G13, od dawna przyciąga uwagę badaczy ze względu na gęste, przesłaniające chmury gazu i pyłu. Teleskopom naziemnym trudno było przebić się przez tę zasłonę, co utrudniało szczegółowe badanie centralnej czarnej dziury. Webb pokonał tę przeszkodę, stosując wyspecjalizowany tryb wysokiego kontrastu, zwany interferometrem maskującym aperturę, który łączy światło przechodzące przez małe dziury, tworząc wzory interferencyjne.
Technika ta skutecznie zmieniła Webba w miniaturowy interferometr, tworząc wyraźny obraz centralnego mechanizmu galaktyki. Analiza wykazała, że większość promieniowania podczerwonego pochodzi z toroidalnej struktury pyłu zasilającego czarną dziurę, a nie z wypływającej materii.
Jak rosną czarne dziury
Supermasywne czarne dziury rosną, pochłaniając otaczającą materię. Materia ta gromadzi się w toroidzie wokół czarnej dziury, tworząc obracający się dysk akrecyjny. Tarcie wewnątrz tego dysku podgrzewa go, powodując intensywne promieniowanie, w tym światło podczerwone. Nowe dane Webba potwierdzają, że głównym źródłem blasku w podczerwieni w pobliżu jądra galaktyki Circus jest wnętrze tego pyłowego toroidu, co obala wcześniejsze założenia dotyczące dominacji emisji.
„To pierwszy raz, kiedy tryb wysokiego kontrastu Webba został wykorzystany do badania źródła pozagalaktycznego” – powiedział dr Julien Girard z Instytutu Naukowego Teleskopu Kosmicznego.
Implikacje dla przyszłych badań
Ten przełom otwiera drogę do bardziej szczegółowych badań czarnych dziur w innych galaktykach. Stosując tryb wysokiego kontrastu Webba do dodatkowych obiektów, astronomowie mogą zbudować pełniejszy katalog wzorców emisji, aby określić, czy zachowanie Galaktyki Cyrku jest typowe, czy wyjątkowe. Aby zrozumieć związek między dyskami akrecyjnymi, wyrzutami i ogólną mocą tych obiektów, potrzebne jest statystyczne próbkowanie czarnych dziur.
Wyniki opublikowane w czasopiśmie Nature Communications pokazują rosnący potencjał technik interferometrycznych w astronomii kosmicznej. Dzięki dalszym zaplanowanym obserwacjom Webb przesuwa granice naszej możliwości zaglądania do najbardziej ukrytych zakątków Wszechświata. Zespół ma nadzieję rozszerzyć próbkę do kilkudziesięciu czarnych dziur.
Ostatecznie badania te zapewniają lepsze zrozumienie mechaniki czarnych dziur i podkreślają transformacyjną moc nowych narzędzi obserwacyjnych w astrofizyce.
