«Уэбб» показал, что вызывает свечение рядом с чёрной дырой в соседней галактике

Почему новый снимок «Джеймса Уэбба» переворачивает представления о черных дырах

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» только что сделал то, что не удавалось ни одному инструменту. Он получил первое инфракрасное интерферометрическое изображение объекта за пределами Млечного Пути. Цель — ядро галактики Циркуль. Она находится в 13 миллионах световых лет от нас, в одноименном созвездии южного полушария. Результаты опубликованы в Nature. И они заставляют пересмотреть старые модели.

Что увидели раньше и что показывает Уэбб

Галактика Циркуль — типичная сейфертовская галактика II типа. В ее центре сидит сверхмассивная черная дыра массой 1,7 миллиона солнц. Раньше астрономы видели избыток инфракрасного излучения. Его списывали на потоки вещества, разогнанные черной дырой. Но Уэбб сказал: нет.

Новые данные — шок. 87 процентов горячего инфракрасного излучения идет от пыли, которая буквально лежит рядом с черной дырой. На долю горячих пылевых потоков — меньше одного процента. Остальные 12 процентов — от более удаленных областей. То есть главный источник тепла — не струи плазмы, а нагретая пыль.

Это как если бы вы думали, что в комнате жарко из-за работающего фена, а на самом деле греет батарея под окном. Просто батарею никто не замечал.

Как им это удалось: интерферометр с маскировкой апертуры

Секрет в приборе NIRISS — спектрографе ближнего инфракрасного диапазона, который построило Канадское космическое агентство. На нем применили интерферометр с маскировкой апертуры. Звучит сложно, но суть проста: телескоп смотрит на объект через специальную решетку, которая имитирует работу нескольких маленьких телескопов. Это повышает разрешение и позволяет отделить излучение звезд от свечения материи вокруг черной дыры.

Раньше изображения мешал тор — кольцеобразная структура из газа и пыли. Новая методика его подавила. Теперь астрономы видят детали, которые раньше утопали в шуме.

Микро-инструкция: как астрономы «чистят» картинку черной дыры

Вот упрощенный алгоритм, который использовала команда Уэбба:

• Шаг 1. Наводят телескоп на ядро галактики. Фиксируют суммарное инфракрасное излучение.
• Шаг 2. Включают режим интерферометрии. Получают серию изображений с разными фазами.
• Шаг 3. Математически вычитают вклад звездного света (он равномерный). Остается только излучение от пыли и газа вокруг черной дыры.
• Шаг 4. Сравнивают спектры. Горячая пыль дает иное распределение длин волн, чем плазма из джетов. Так и находят, что 87% — именно пыль.

Таблица: что изменилось в цифрах

Разница колоссальная. Раньше считали, что черная дыра активно «кушает» вещество и выбрасывает его в виде струй. Теперь выяснилось, что вокруг дыры просто огромное количество горячей пыли, которая и греет все вокруг. Это меняет модели роста черных дыр и эволюции галактик.

Личное наблюдение автора

Недавно я заметил, что в новостях про черные дыры часто мелькает слово «квазар». Но квазар — это активное ядро, которое светит ярче всей галактики. А Циркуль — спокойный сейферт. И вот Уэбб показывает, что даже «скромные» черные дыры могут быть окружены мощной пылевой завесой. Раньше мы ее просто не видели — не хватало разрешения.

Что дальше

Методика, отработанная на галактике Циркуль, теперь будет применяться к другим активным ядрам. «Джеймс Уэбб» способен заглянуть в десятки таких объектов. Астрономы смогут строить карты распределения пыли и газа в непосредственной близости от черных дыр. Это позволит понять, как они растут и влияют на свои галактики.

Интерферометрия в космосе — не шутка. Раньше такое делали только с наземными радиотелескопами. Теперь инфракрасный диапазон тоже открыт. И это, пожалуй, главное достижение Уэбба за последние месяцы.

Если вы думали, что черные дыры — это просто «дырки» в пространстве, то теперь знайте: вокруг них кипит жизнь. И Уэбб учится ее разглядеть.