Астрономи за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба зробили ключове спостереження про те, як надмасивні чорні діри споживають матерію. Дослідження, зосереджене на галактиці Цирк, розташованій на відстані 13 мільйонів світлових років, виявило, що майже весь пил і газ, що живить чорну діру, зосереджений у щільному кільці, а не розсіюється викидами, як вважалося раніше. Це відкриття кидає виклик моделям, які використовувалися десятиліттями, і дає більш чітку картину того, як галактики випромінюють інфрачервоне світло.
Несподівана структура джерела енергії чорної діри
Протягом багатьох років вчені вважали, що найяскравіше інфрачервоне випромінювання активних галактик походить в основному від потоків гарячого газу, викинутого чорними дірами. Однак високоякісні зображення від Вебба показують протилежне: Приблизно 87% сяючого пилу міститься в компакт-диску, що живить чорну діру, при цьому менше 1% викидається у вигляді вихлопних газів. Ця структура, відома як «торус», діє як воронка та регулятор, спрямовуючи матерію всередину, одночасно контролюючи, як виділяється енергія.
«З 90-х років неможливо пояснити надмірне інфрачервоне випромінювання… моделі враховують або тор, або випромінювання, але не можуть пояснити надлишок». – Енріке Лопес-Родрігес, Університет Південної Кароліни
Чому це важливо: вдосконалення нашого розуміння галактик
Нові відкриття важливі, оскільки вони вимагають переоцінки того, як галактики виробляють енергію. Чорні діри є центральними двигунами багатьох галактик, і точне моделювання їх поведінки має вирішальне значення для розуміння еволюції галактик. Старі моделі були неповними. Різниця між прогнозованим і спостережуваним інфрачервоним світлом спантеличила астрономів протягом десятиліть, і це дослідження нарешті надає переконливе пояснення: джерело палива є набагато більш концентрованим, ніж вважалося раніше.
Як було зроблено відкриття
Команда досягла цього прориву за допомогою інтерферометра Webb Aperture Masking Interferometer, вдосконаленого інструменту, який ефективно подвоює роздільну здатність телескопа, поєднуючи світло з кількох малих отворів. Ця техніка дозволила дослідникам реконструювати чіткі зображення центру галактики Цирк, відкриваючи раніше приховані деталі зони живлення чорної діри. Це перший раз, коли космічний інфрачервоний інтерферометр був використаний для дослідження об’єкта за межами нашої галактики, що відкриває двері для подібних спостережень інших чорних дір.
Майбутнє дослідження чорних дір
Щоб підтвердити, чи є Circus аномалією чи типовою для інших чорних дір, вчені планують збільшити розмір вибірки. Потрібне статистичне дослідження дюжини або двох десятків чорних дір, щоб визначити загальні закономірності акреційних дисків і викидів. Ці уточнені дані дозволять нам створити точніші моделі виробництва галактичної енергії та отримати глибше розуміння цих таємничих космічних двигунів.
Відкриття підкреслює силу нових технологій, подібних до технології Вебба, у киданні виклику давнім переконанням і забезпеченні більш чіткого уявлення про найбільш екстремальні явища у Всесвіті.
