Dane z Teleskopu Jamesa Webba: Akrecja dośrodkowa dominuje w zasilaniu czarnej dziury w Galaktyce Cyrkla

Najnowsze, niezwykle precyzyjne dane w podczerwieni pochodzące z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) rzucają nowe światło na procesy zachodzące w Galaktyce Cyrkla, podważając dotychczasowe paradygmaty astrofizyczne dotyczące mechanizmów zasilania supermasywnych czarnych dziur. Obserwacje te skupiły się na bezpośrednim otoczeniu czarnej dziury wewnątrz tej galaktyki spiralnej, która znajduje się około 13 milionów lat świetlnych od Ziemi, co odpowiada odległości 4,0 megaparseków. Uzyskane obrazy o wysokiej rozdzielczości stoją w wyraźnej sprzeczności z wieloletnim konsensusem naukowym, według którego to potężne, skierowane na zewnątrz wypływy zjonizowanej materii miały być głównym źródłem emisji podczerwonej w pobliżu aktywnych jąder galaktycznych.

Analiza danych dostarczonych przez teleskop Webba wskazuje, że w rzeczywistości dominuje proces odwrotny: przeważająca część gorącego, zapylonego materiału spiralnie opada do wnętrza, karmiąc centralną supermasywną czarną dziurę. Materia ta gromadzi się na wewnętrznej krawędzi systemu akrecyjnego, często przybierając strukturę torusa, co ma kluczowe znaczenie zarówno dla wzrostu samej czarnej dziury, jak i ewolucji całej galaktyki macierzystej. Pod względem ilościowym wykazano, że około 87% emisji podczerwonych pochodzących z gorącego pyłu można przypisać właśnie temu materiałowi wciąganemu do środka. Z kolei mniej niż 1% emisji wiąże się z materią wyrzucaną w formie wypływów, co potwierdza, że proces konsumpcji zdecydowanie przeważa nad ejekcją.

Odkrycie to pozwala rozstrzygnąć istotny spór, który trwał w modelach astrofizycznych od lat 90. XX wieku, a który nie potrafił wyjaśnić obserwowanego nadmiaru emisji podczerwonej z aktywnych jąder galaktyk. Aby uzyskać tak klarowny obraz sytuacji, zespół badawczy zastosował nowatorską technikę wykorzystującą tryb Aperture Masking Interferometer (AMI) na instrumencie Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), znajdującym się na pokładzie JWST. Metoda ta polega na przekształceniu pełnej apertury teleskopu w układ interferometryczny za pomocą maski z siedmioma niewielkimi otworami, co generuje wzory interferencyjne pozwalające na dostrzeżenie szczegółów wcześniej ukrytych przed wzrokiem astronomów.

Współautor badań, Joel Sánchez-Bermúdez z UNAM, podkreślił, że ten zaawansowany tryb obrazowania skutecznie podwaja rozdzielczość w ograniczonym obszarze nieba, co skutkuje uzyskaniem obrazów dwukrotnie ostrzejszych niż w przypadku tradycyjnego obrazowania bezpośredniego. Opisywana obserwacja stanowi pierwszy przypadek udanego wykorzystania kosmicznego interferometru podczerwonego do badania obiektu pozagalaktycznego. Główny autor publikacji, Enrique López-Rodríguez z University of South Carolina, stwierdził, że ten nowy zestaw danych ostatecznie godzi rozbieżności z wcześniejszymi modelami dotyczącymi sygnatur podczerwonych aktywnych jąder galaktycznych.

Galaktyka Cyrkla, klasyfikowana jako galaktyka Seyferta typu II, historycznie sprawiała trudności obserwacyjne ze względu na swoje położenie cztery stopnie poniżej płaszczyzny Drogi Mlecznej, co powodowało jej przesłonięcie przez pył międzygwiezdny. Wcześniejsze badania o wysokiej rozdzielczości, takie jak te przeprowadzone przy użyciu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), sugerowały, że czarna dziura w Galaktyce Cyrkla pochłania jedynie około 3 procent zbliżającego się gazu, podczas gdy reszta jest odpychana przez promieniowanie w formie turbulentnych strumieni. Dane z JWST, opublikowane w czasopiśmie Nature, dostarczają kluczowego kontekstu w podczerwieni dla tego procesu. Zespół badawczy planuje teraz zastosować tę zweryfikowaną technikę do szerszej gamy czarnych dziur, aby ustalić, czy dynamika karmienia zaobserwowana w Galaktyce Cyrkla jest uniwersalną cechą tych kosmicznych zjawisk.