Астрономы приближаются к разгадке одной из величайших загадок современной астрофизики: как сверхмассивные черные дыры расположенные в центрах почти каждой крупной галактики, получают материал, необходимый для дальнейшего роста. Новейшие подробные изображения, полученные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), раскрывают принцип этого процесса. Статья на эту тему опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Изображение эллиптической галактики NGC4696 в центре скопления Центавра. Фото: NASA, ESA/Hubble

Международная группа ученых использовала прибор NIRSpec (ближнеинфракрасный спектрограф) на борту телескопа JWST для наблюдения за галактикой NGC 4696 в течение почти восьми часов — центральным объектом в скоплении Центавра, расположенным примерно в 145 миллионах световых лет от Земли. Эта галактика, одна из лучших «лабораторий» для наблюдения за активными галактическими ядрами (АГЯ), стала ключом к пониманию механизма питания сверхмассивных черных дыр.

Наблюдения позволили получить подробные карты движения газа в непосредственной близости от черной дыры. Благодаря телескопу Уэбба астрономы впервые ясно увидели, как длинные, тонкие газовые нити соединяют горячую атмосферу галактики с вращающимся диском вещества, окружающим центральную черную дыру.

Сверхмассивные черные дыры, достигающие масс в миллионы или даже миллиарды раз превышающих массу Солнца, являются источником мощных энергетических струй. Когда чёрная дыра активно поглощает материю, её галактическое ядро становится невероятно ярким и динамичным, а излучаемая энергия влияет на эволюцию всей галактики, в том числе подавляя звездообразование. Однако та же энергия, которая нагревает окружающий газ, должна, по крайней мере теоретически, перекрывать поступление топлива в чёрную дыру. 

Недавние исследования подтверждают гипотезу о том, что нагретый газ со временем охлаждается, конденсируется в длинные нити, а затем под воздействием магнитных сил медленно падает обратно к галактическому центру, подпитывая чёрную дыру в саморегулирующемся цикле.
Симуляции подтвердили, что магнитные поля играют ключевую роль в направлении холодного газа к чёрной дыре, замедляя её вращение и позволяя ей падать в аккреционный диск.

Эти открытия представляют собой прорыв в понимании того, как сверхмассивные черные дыры взаимодействуют со своими галактиками-хозяевами и влияют на их эволюцию. Благодаря телескопу JWST ученые теперь располагают новыми данными, которые позволяют нам все глубже понимать эти необычайные объекты.