13 января в журнале Nature Communications были опубликованы результаты работы международной группы исследователей, которой удалось получить самое четкое в истории изображение области вокруг сверхмассивной черной дыры. Это открытие, сделанное с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), опровергает давние астрономические представления и разрешает загадку, волновавшую ученых с 1990-х годов. Полученные данные предоставляют критически важную информацию об эволюции черных дыр и их влиянии на родительские галактики.
Объектом наблюдения стала близлежащая галактика Циркуль (Circinus), расположенная примерно в 13 миллионах световых лет от Земли. В центре этой галактики находится активная сверхмассивная черная дыра. Телескопу удалось запечатлеть область шириной 33 световых года в самом сердце галактики, что позволило детально изучить процессы, скрытые ранее за плотным газом и ярким звездным светом, мешавшим прямым наблюдениям.
На протяжении десятилетий астрономы фиксировали «любопытную яркость» или избыточное излучение в инфракрасном диапазоне вокруг активных черных дыр. Ранее доминировала теория, что источником этого света являются мощные оттоки — перегретые потоки материи или ветра, выбрасываемые черной дырой обратно в космос из-за ограничений в скорости поглощения материи. Однако из-за недостаточного разрешения телескопов проверить эту гипотезу было невозможно.
Новые данные JWST показали, что избыточное инфракрасное излучение исходит вовсе не от оттоков, а от диска пылевой материи, падающей в черную дыру. Ведущий автор исследования Энрике Лопес-Родригес из Университета Южной Каролины образно описал этот источник излучения как «внутреннюю поверхность дырки от пончика». Речь идет о торе — гигантском кольце газа и пыли, из внутренней стенки которого формируется аккреционный диск, спирально уходящий в черную дыру подобно воде в стоке.
Количественные данные исследования однозначно подтверждают новую теорию. Около 87% избыточного инфракрасного излучения генерируется именно пылевым аккреционным диском. В то же время на долю энергетических оттоков, которые ранее считались главной причиной свечения, приходится менее 1% эмиссии. Это открытие предполагает, что процесс аккреции может играть ключевую роль в подавлении звездообразования в центре галактики Циркуль.
Для получения столь детального изображения использовалась технология интерферометрии. Инструмент NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) на борту JWST был задействован вместе со специальным компонентом — апертурным маскирующим интерферометром (AMI). Это устройство представляет собой непрозрачную физическую маску с семью небольшими шестиугольными отверстиями, которая контролирует количество и направление попадающего света.
Применение AMI позволило фактически удвоить разрешающую способность телескопа. Соавтор исследования Джоэл Санчес-Бермудес, астрофизик из Национального университета Мексики, пояснил, что этот метод «позволяет нам видеть изображения в два раза четче». Хотя реальный диаметр зеркала JWST составляет 6,5 метра (21 фут), технология AMI симулирует работу космического телескопа с апертурой 13 метров.
Этот технический прорыв открывает широкие перспективы для будущих исследований объектов, недоступных для наблюдений с Земли из-за атмосферных помех. Жульен Жирар, соавтор работы и старший научный сотрудник Института исследований космоса с помощью космического телескопа, вместе с коллегами планирует применить этот метод к другим галактикам, чтобы проверить универсальность теории «пылевого диска». Ранее AMI уже помог детально рассмотреть вулканы на спутнике Юпитера Ио, а в будущем может быть использован для обнаружения спутников у астероидов и анализа многозвездных систем.
Изображение носит иллюстративный характер
Объектом наблюдения стала близлежащая галактика Циркуль (Circinus), расположенная примерно в 13 миллионах световых лет от Земли. В центре этой галактики находится активная сверхмассивная черная дыра. Телескопу удалось запечатлеть область шириной 33 световых года в самом сердце галактики, что позволило детально изучить процессы, скрытые ранее за плотным газом и ярким звездным светом, мешавшим прямым наблюдениям.
На протяжении десятилетий астрономы фиксировали «любопытную яркость» или избыточное излучение в инфракрасном диапазоне вокруг активных черных дыр. Ранее доминировала теория, что источником этого света являются мощные оттоки — перегретые потоки материи или ветра, выбрасываемые черной дырой обратно в космос из-за ограничений в скорости поглощения материи. Однако из-за недостаточного разрешения телескопов проверить эту гипотезу было невозможно.
Новые данные JWST показали, что избыточное инфракрасное излучение исходит вовсе не от оттоков, а от диска пылевой материи, падающей в черную дыру. Ведущий автор исследования Энрике Лопес-Родригес из Университета Южной Каролины образно описал этот источник излучения как «внутреннюю поверхность дырки от пончика». Речь идет о торе — гигантском кольце газа и пыли, из внутренней стенки которого формируется аккреционный диск, спирально уходящий в черную дыру подобно воде в стоке.
Количественные данные исследования однозначно подтверждают новую теорию. Около 87% избыточного инфракрасного излучения генерируется именно пылевым аккреционным диском. В то же время на долю энергетических оттоков, которые ранее считались главной причиной свечения, приходится менее 1% эмиссии. Это открытие предполагает, что процесс аккреции может играть ключевую роль в подавлении звездообразования в центре галактики Циркуль.
Для получения столь детального изображения использовалась технология интерферометрии. Инструмент NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) на борту JWST был задействован вместе со специальным компонентом — апертурным маскирующим интерферометром (AMI). Это устройство представляет собой непрозрачную физическую маску с семью небольшими шестиугольными отверстиями, которая контролирует количество и направление попадающего света.
Применение AMI позволило фактически удвоить разрешающую способность телескопа. Соавтор исследования Джоэл Санчес-Бермудес, астрофизик из Национального университета Мексики, пояснил, что этот метод «позволяет нам видеть изображения в два раза четче». Хотя реальный диаметр зеркала JWST составляет 6,5 метра (21 фут), технология AMI симулирует работу космического телескопа с апертурой 13 метров.
Этот технический прорыв открывает широкие перспективы для будущих исследований объектов, недоступных для наблюдений с Земли из-за атмосферных помех. Жульен Жирар, соавтор работы и старший научный сотрудник Института исследований космоса с помощью космического телескопа, вместе с коллегами планирует применить этот метод к другим галактикам, чтобы проверить универсальность теории «пылевого диска». Ранее AMI уже помог детально рассмотреть вулканы на спутнике Юпитера Ио, а в будущем может быть использован для обнаружения спутников у астероидов и анализа многозвездных систем.
