Телескоп Джеймса Уэбба показал детали джета чёрной дыры M87*

«Вселенная — это ускоритель для бедных», — сказал академик Яков Борисович Зельдович. Действительно, многие процессы в космосе происходят естественным образом, в лаборатории их воспроизвести крайне сложно и дорого. Вместе с тем современные инструменты наблюдения, как показала обсерватория Джеймса Уэбба, позволяют фиксировать уникальные детали, недоступные раньше. Учёные получили самое чёткое инфракрасное изображение джета чёрной дыры.

Галактика M87 находится на расстоянии около 55 миллионов световых лет и была впервые открыта Шарлем Мессье в XVIII веке. Её центральная сверхмассивная чёрная дыра M87* выбрасывает яркий поток вещества, джет, который изучают уже более ста лет. В 2019 году Телескоп горизонта событий впервые получил прямое изображение этой чёрной дыры. Сейчас «Джеймс Уэбб» предоставил инфракрасное изображение с ранее недоступной детализацией структуры и динамики джета.

На снимке, сделанном с помощью камеры NIRCam, джет выглядит как светящаяся розовая лента на фоне туманного фиолетового неба, протянувшаяся на несколько тысяч световых лет. Яркие узлы вдоль потока указывают на зоны ускорения заряженных частиц почти до скорости света, формируя изгибы и спирали. В инфракрасном диапазоне впервые зафиксирован контр-джет — противоположный поток, расположенный примерно в 6000 световых лет от ядра.

Контр-джет представлен двумя слабовыраженными S-образными нитями с горячей точкой, что совпадает с данными радиоастрономических наблюдений. Ближе к центру джет принимает геликоидальную форму. Видны медленно движущийся «узел L» и яркая зона HST-1 с частицами высокой энергии. На изображении «Уэбба» HST-1 разделяется на две субструктуры с разной характеристикой излучения, указывая на ударные волны и сложную динамику частиц. Контр-джет тусклый из-за релятивистского эффекта: он удаляется со скоростью, близкой к световой, что снижает видимую яркость. Эти наблюдения показывают влияние магнитных полей на ускорение и направление частиц вдоль джета.

Испанские учёные из Института астрофизики Андалусии использовали четыре инфракрасных диапазона NIRCam, удалив влияние звёзд, пыли и фоновых галактик. Это позволило выделить джет и изучить его свойства. Анализ показал синхротронное излучение, возникающее при спиралевидном движении заряженных частиц в магнитных полях. Сравнение цветов в разных диапазонах выявило процессы ускорения, охлаждения и изгиба траекторий частиц, подтверждая сложную физику вблизи сверхмассивной чёрной дыры.

Джеты, как у M87, служат естественными лабораториями экстремальной физики. Здесь частицы ускоряются до энергий, недостижимых на Земле. Исследование таких структур помогает понять роль чёрных дыр в эволюции галактик, влияя на звездообразование и распределение материи и энергии. Новые данные «Уэбба» углубляют знания о M87* и создают основу для будущих наблюдений, раскрывая механизмы аккреции и выброса вещества в активных галактических ядрах и демонстрируя потенциал инфракрасной астрономии.

Читайте также: