Νέα στοιχεία για την ύπαρξη και τους μηχανισμούς των μαύρων τρυπών.
Αστρονόμοι που χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb κατέγραψαν την πιο λεπτομερή υπέρυθρη εικόνα μέχρι σήμερα του κέντρου του γαλαξία του Διαβήτη ενός από τους πιο κοντινούς σε εμάς ενεργούς γαλαξίες του Σύμπαντος.
Οι ενεργοί γαλαξίες είναι γαλαξίες που έχουν έναν εξαιρετικά φωτεινό πυρήνα, ο οποίος τροφοδοτείται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που συσσωρεύει ύλη απελευθερώνοντας τεράστια ποσά ενέργειας σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.
Ο γαλαξίας του Διαβήτη (Circinus) είναι ένας σπειροειδής γαλαξίας περίπου 13 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη στο νότιο αστερισμό Circinus.
Οι παρατηρήσεις του James Webb δείχνουν ότι μεγάλο μέρος της θερμής σκόνης κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του γαλαξία τροφοδοτεί την ίδια τη μαύρη τρύπα αντί να εκτοξεύεται προς τα έξω με ισχυρές ροές όπως προέβλεπαν προηγούμενα μοντέλα.
Γνωστός επίσης ως ESO 97-G13 ή LEDA 50779 ο γαλαξίας αυτός έχει από καιρό κινήσει το ενδιαφέρον των αστρονόμων επειδή ο πυρήνας του είναι κρυμμένος πίσω από πυκνά νέφη αερίου και σκόνης.
Τα επίγεια τηλεσκόπια δυσκολεύονταν να απομονώσουν την περιοχή κοντά στην κεντρική μαύρη τρύπα, όπου η ύλη σπειροειδώς κατευθύνεται προς τα μέσα και εκπέμπει έντονο υπέρυθρο φως. Οι προηγμένες δυνατότητες του James Webb επέτρεψαν στον Δρ. Ζυλιέν Ζιράρ από το Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου και στους συνεργάτες του να διαπεράσουν αυτό το πέπλο σκόνης με πρωτοφανή καθαρότητα.
Η μέθοδος
Η ανακάλυψη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Communications» κατέστη δυνατή χάρη στη χρήση του Οργάνου Απεικόνισης Εγγύς Υπέρυθρου και Φασματογράφου (NIRISS) του James Webb σε μια εξειδικευμένη λειτουργία υψηλής αντίθεσης που ονομάζεται Διαφραγματικό Συμβολόμετρο (Aperture Masking Interferometer). Η μέθοδος αυτή μετατρέπει ουσιαστικά το όργανο σε έναν μικροσκοπικό συμβολόμετρο συνδυάζοντας το φως μέσω ενός συνόλου μικρών ανοιγμάτων για τη δημιουργία λεπτομερών μοτίβων συμβολής.
Αναλύοντας αυτά τα μοτίβα οι αστρονόμοι ανακατασκεύασαν μια εξαιρετικά ευκρινή εικόνα του «κινητήρα» στο κέντρο του γαλαξία Circinus, αποκαλύπτοντας ότι το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης εκπομπής προέρχεται από τον τοροειδή δακτύλιο σκόνης που τροφοδοτεί τη μαύρη τρύπα, και όχι από υλικό που ρέει προς τα έξω.
«Είναι η πρώτη φορά που μια λειτουργία υψηλής αντίθεσης του Webb χρησιμοποιείται για τη μελέτη ενός εξωγαλαξιακού αντικειμένου. Ελπίζουμε η δουλειά μας να εμπνεύσει και άλλους αστρονόμους να χρησιμοποιήσουν τη λειτουργία του Διαφραγματικού Συμβολομέτρου για να μελετήσουν αμυδρές αλλά σχετικά μικρές δομές σκόνης κοντά σε οποιοδήποτε φωτεινό αντικείμενο» δήλωσε ο Δρ Ζιράρ.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες παραμένουν ενεργές τραβώντας προς το μέρος τους την περιβάλλουσα ύλη. Αέριο και σκόνη συσσωρεύονται σε έναν δακτύλιο γύρω από τη μαύρη τρύπα και καθώς το υλικό σπειροειδώς πέφτει προς τα μέσα σχηματίζει έναν περιστρεφόμενο δίσκο προσαύξησης που θερμαίνεται λόγω τριβής και γίνεται λαμπρός σε πολλά μήκη κύματος, συμπεριλαμβανομένου του υπέρυθρου.
Τα ευρήματα
Τα νέα δεδομένα του James Webb δείχνουν ότι το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης λάμψης κοντά στον πυρήνα του γαλαξία του Διαβήτη παράγεται από τις εσωτερικότερες περιοχές αυτού του σκονισμένου δακτυλίου ανατρέποντας παλαιότερες υποθέσεις σύμφωνα με τις οποίες οι εκροές κυριαρχούσαν στην εκπομπή.
Η τεχνική αυτή ανοίγει τον δρόμο για βαθύτερες έρευνες των μαύρων τρυπών σε άλλους γαλαξίες. Εφαρμόζοντας την απεικόνιση υψηλής αντίθεσης του James Webb και σε άλλους στόχους, οι ερευνητές ελπίζουν να δημιουργήσουν έναν ευρύτερο κατάλογο προτύπων εκπομπής που θα αποκαλύψει αν η συμπεριφορά του γαλαξία είναι τυπική για τους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες ή αποτελεί εξαίρεση.
Τα ευρήματα όχι μόνο προσφέρουν μια πιο καθαρή εικόνα των μηχανισμών με τους οποίους τροφοδοτούνται οι μαύρες τρύπες, αλλά υπογραμμίζουν και τη διαρκώς αυξανόμενη ισχύ των συμβολομετρικών μεθόδων στη διαστημική αστρονομία. Με επιπλέον παρατηρήσεις να έχουν ήδη προγραμματιστεί το James Webb συνεχίζει να διευρύνει τα όρια του ορατού από τις πιο κρυμμένες γωνιές του Σύμπαντος.
«Χρειαζόμαστε ένα στατιστικό δείγμα μαύρων τρυπών, ίσως δώδεκα ή δύο δωδεκάδες, για να κατανοήσουμε πώς η μάζα στους δίσκους προσαύξησής τους και οι εκροές τους σχετίζονται με την ισχύ τους» δήλωσε ο Δρ. Ενρίκε Λόπες-Ροντρίγκεζ, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας.
