Нові зображення, отримані від космічного телескопа Джеймса Вебба, розкрили раніше невидимі деталі велетенських струменів, що вириваються з визначної чорної діри M87*. Ця чорна діра стала першою, яку вдалося безпосередньо зафіксувати на знімку за допомогою Телескопа горизонту подій. Свіжі світлини від космічного телескопа Джеймса Вебба, оприлюднені 22 вересня у фаховому журналі «Astronomy & Astrophysics», також надали найчіткіші досі зображення масивного протилежного струменя, який рикошетом відлітає у космос у зворотному напрямку, як стверджують автори дослідження.
Струмінь із субатомних частинок, що вивергається з надмасивної чорної діри в центрі грандіозної галактики Мессьє 87 (M87), розташованої на відстані 54 мільйонів світлових років від Землі, мчить крізь простір майже зі швидкістю світла. Попередні спостереження у радіодіапазоні, здійснені за допомогою Дуже великого масиву (VLA) у Нью-Мексико, виявили, що струмінь має форму подвійної спіралі та сягає приблизно 8 000 світлових років у довжину.
Хоча надмасивні чорні діри зі струменями є досить поширеним явищем, струмінь M87 є особливим у тому сенсі, що він розташований порівняно близько (за астрономічними мірками) і випромінює яскраво по всьому спектру. Цей аспект робить його ідеальною лабораторією для вивчення фізики струменів, як зазначив Ян Редер, співавтор дослідження та астрофізик з Інституту астрофізики Андалусії в Іспанії.
Надмасивна чорна діра M87* має масу, що дорівнює приблизно 6,5 мільярдам Сонць. Вона стала першою чорною дірою, яку безпосередньо сфотографував Телескоп горизонту подій – мережа з восьми глобально пов’язаних радіотелескопів – у 2019 році. Ця мережа телескопів, розподілених по всьому світу, працює як єдиний віртуальний інструмент розміром із Землю, дозволяючи досягти безпрецедентної роздільної здатності.
Чорна діра та її струмені часто ставали об’єктом досліджень. Недавні роботи показали, що космічний монстр обертається зі швидкістю майже 80% від максимально можливої у всесвіті, а магнітні поля навколо чорної діри зазнали значних змін за лише кілька років.
Освітлення невидимого: інфрачервоний погляд Джеймса Вебба
Досі струмінь спостерігали за допомогою різних електромагнітних хвиль, включаючи радіохвилі, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські та гамма-промені. Проте його структура в інфрачервоному діапазоні, яка має вирішальне значення для з’єднання радіо- та видимих зображень, залишалася невідомою. Тут на допомогу прийшов космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST). Цей унікальний космічний апарат, що є наступником легендарного телескопа Габбл, був запущений у грудні 2021 року і спеціалізується на зборі інфрачервоного світла. Його неймовірна чутливість дозволяє зазирнути крізь космічний пил і газ, відкриваючи небачені раніше об’єкти та явища у Всесвіті.
Тепер Редер та його команда використали інфрачервоні зображення M87, зроблені у червні 2024 року за допомогою камери NIRCam (Near Infrared Camera) космічного телескопа Джеймса Вебба, щоб дослідити струмінь з безпрецедентною деталізацією. Спочатку команда виокремила струмінь на зображеннях, моделюючи галактику, а потім видаливши її світлові випромінювання, а також будь-які додаткові зірки, пил та фонові галактики. Потім ці “очищені” зображення були використані для ідентифікації всіх окремих особливостей струменя на чотирьох довжинах інфрачервоного світла.
Розкриття таємниць: HST-1 та примарний протилежний струмінь
Два зображення з коротшими довжинами хвиль виявилися особливо високоякісними і зафіксували одну з найяскравіших ділянок струменя, відому як HST-1, поблизу ядра галактики. Попередні дослідження моделювали HST-1, використовуючи рентгенівські дані, і виявили, що він складається з двох світловипромінюючих областей. Ці нові зображення є першими прямими спостереженнями, які підтверджують таку структуру, за словами Редера.
Два зображення з довшими довжинами хвиль демонструють слабкий С-подібний протилежний струмінь, що вивергається з ядра в протилежному напрямку від основного струменя. Хоча протилежний струмінь також з’являється на радіохвильових фотографіях, Редер зазначив, що чіткість, досягнута на інфрачервоних зображеннях, була “дуже захопливою”. Ця ясність дозволяє астрономам значно краще вивчати динаміку цих колосальних викидів.
Продовження фотографування на різних довжинах хвиль допоможе вченим збагнути, як струмінь взаємодіє зі своїм космічним оточенням і з чого складаються сам струмінь та його дзеркальне відображення. Кожне нове спостереження наближає нас до повної картини розуміння цих грандіозних космічних явищ, додав Редер, обіцяючи ще більше захопливих відкриттів.
