Mechanizm kosmicznego silnika
Większość dużych galaktyk posiada w swoim centrum supermasywną czarną dziurę, której masa może wielokrotnie przewyższać masę Słońca. Choć same czarne dziury nie emitują światła, proces pochłaniania gazu i pyłu tworzy niezwykle jasny i energetyczny obszar zwany aktywnym jądrem galaktyki (AGN). Taki obiekt działa jak potężny silnik, który potrafi wyrzucać w przestrzeń kosmiczną ogromne dżety energii. Te strumienie materii i promieniowania mogą znacząco wpływać na ewolucję całej galaktyki, m.in. poprzez podgrzewanie otaczającego gazu, co teoretycznie powinno hamować powstawanie nowych gwiazd.
Przez dekady astronomowie mierzyli się z zagadką: jeśli dżety podgrzewają gaz, to powinny one odcinać czarną dziurę od jej źródła pożywienia. Mimo to, wiele supermasywnych czarnych dziur wykazuje stałą aktywność. Najnowsze badania sugerują, że system ten jest samoregulujący.
JWST observations are offering us thousands of new facts and measurements, and I can report it’s a lot to absorb. We are all working together to solve the astrophysics questions about how these black holes get their fuel and how they interact with their host galaxy.
Cykl recyklingu materii
Badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wskazują na istnienie cyklu, w którym czarna dziura sama tworzy warunki do swojego przyszłego „posiłku”. Proces ten przebiega w kilku etapach:
Obserwacje wykonane za pomocą instrumentu NIRSpec pozwoliły na stworzenie map ruchu gazu wewnątrz sfery wpływu czarnej dziury. Naukowcy zaobserwowali, że gaz przemieszcza się wzdłuż filamentów, trafiając do wirującego dysku o średnicy około 800 lat świetlnych. Wewnątrz tego dysku materia pędzi z prędkością dochodzącą do 600 kilometrów na sekundę, zanim ostatecznie zostanie wciągnięta przez czarną dziurę.
Potwierdzenie teorii symulacjami
Wyniki opublikowane 14 lipca w The Astrophysical Journal Letters stanowią jedne z najsilniejszych dowodów na to, że chłodne filamenty gazowe pełnią rolę kanałów zasilających. Aby zweryfikować te obserwacje, zespół wykorzystał zaawansowane symulacje komputerowe. Wyniki modelowania pokryły się z danymi uzyskanymi przez teleskop, co potwierdza hipotezę o współpracy pól magnetycznych, chłodzącego się gazu i dżetów w ramach samoregulującego się cyklu.
Dla naukowców z Michigan State University, którzy brali udział w projekcie, jest to przełomowy moment. Obliczenia teoretyczne sugerowały, że pola magnetyczne powinny kierować chłodny gaz w stronę największych czarnych dziur, a obrazy z JWST dostarczyły wizualnego potwierdzenia tego zjawiska w skali galaktycznej.
