Данные телескопа «Джеймс Уэбб» подтверждают: поглощение материи доминирует в питании черной дыры в галактике Циркуль

Новые высокоточные данные в инфракрасном диапазоне, полученные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), ставят под сомнение устоявшиеся астрофизические теории о механизмах питания сверхмассивных черных дыр. Исследование было сосредоточено на ближайшем окружении черной дыры в спиральной галактике Циркуль, расположенной примерно в 13 миллионах световых лет от Земли, что эквивалентно 4,0 мегапарсекам. Эти детальные изображения напрямую опровергают исторический консенсус, согласно которому основным источником инфракрасного излучения вблизи активных галактических ядер считались мощные потоки ионизированной материи, направленные вовне.

Анализ данных «Уэбба» указывает на доминирование противоположного процесса: подавляющая часть горячей пылевой материи закручивается по спирали внутрь, питая центральную сверхмассивную черную дыру. Это вещество скапливается у внутреннего края аккреционной системы, часто имеющей форму тора, что играет критическую роль как в росте самой черной дыры, так и в эволюции всей родительской галактики. Количественные показатели впечатляют: примерно 87% инфракрасного излучения от горячей пыли теперь приписывается этому втекающему внутрь материалу. Напротив, менее 1% излучения связано с веществом, выбрасываемым в виде оттоков, что подтверждает значительное преобладание потребления над выбросом.

Данное открытие разрешает серьезное противоречие, сохранявшееся в астрофизических моделях с 1990-х годов, которые ранее не могли объяснить наблюдаемый избыток инфракрасного излучения от активных ядер галактик. Для достижения такой четкости исследовательская группа применила инновационную методику, использующую режим интерферометрии с маскированием апертуры (AMI) на приборе NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph). Этот метод фактически превращает основное зеркало телескопа в интерферометрическую решетку с помощью маски с семью небольшими отверстиями, создавая интерференционные картины, которые позволяют различать ранее скрытые детали.

Соавтор исследования Хоэль Санчес-Бермудес из Национального автономного университета Мексики (UNAM) отметил, что этот передовой режим визуализации эффективно удваивает разрешение на ограниченном участке неба, обеспечивая изображения в два раза более четкие, чем при обычной прямой съемке. Данное наблюдение представляет собой первое успешное использование космического инфракрасного интерферометра для изучения внегалактического объекта. Ведущий автор Энрике Лопес-Родригес из Университета Южной Каролины заявил, что этот новый набор данных наконец устраняет несоответствие с предыдущими моделями, касающимися инфракрасных сигнатур активных ядер галактик.

Галактика Циркуль, классифицируемая как сейфертовская галактика II типа, исторически представляла сложности для наблюдений из-за своего расположения всего в четырех градусах ниже плоскости Млечного Пути, что приводило к ее сокрытию межзвездной пылью. Предыдущие исследования с высоким разрешением, проведенные, например, с помощью системы ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), предполагали, что черная дыра в Циркуле поглощает лишь около 3 процентов приближающегося газа, в то время как излучение выталкивает остальную часть обратно в виде турбулентных потоков. Данные JWST, опубликованные в журнале Nature, предоставляют решающий инфракрасный контекст этого процесса. В будущем исследовательская группа планирует применить эту проверенную методику к более широкому кругу черных дыр, чтобы выяснить, является ли динамика питания, наблюдаемая в галактике Циркуль, универсальной характеристикой этих космических феноменов.