Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) предоставил астрономам беспрецедентные наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне Стрельца А (Sgr A ), сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Эти новые данные помогают ученым разгадать тайну вспышек, испускаемых этим космическим гигантом, и глубже понять роль магнитных полей в формировании материи вокруг черных дыр.
Заполнение Пробела в Наблюдениях Черных Дыр
На протяжении многих лет ученые изучали вспышки черных дыр в различных диапазонах длин волн – ближнем инфракрасном, радио и других – каждый из которых предлагал уникальный взгляд на эти энергетические события. Проблема заключалась в недостающем элементе: данных в среднем инфракрасном диапазоне. Этот пробел мешал полноценному пониманию того, как развиваются вспышки и какие механизмы их вызывают. Наблюдения JWST, впервые представленные в январе 2025 года, заполнили этот пробел, связав инфракрасные и радиодиапазоны с критически важными данными в среднем инфракрасном диапазоне.
По словам Себастьяно фон Фелленберга из Института радиоастрономии Макса Планка: «Данные в среднем инфракрасном диапазоне захватывающие, потому что, благодаря новым данным JWST, мы можем восполнить пробел между радио- и ближним инфракрасным диапазонами, который был настоящей ‘зияющей дырой’ в спектре Стрельца А*». Этот прорыв подтверждает, что вспышки происходят в среднем инфракрасном спектре, что не всегда согласуется с радио наблюдениями.
Одновременный Многоволновой Анализ
Возможности JWST позволили команде наблюдать черную дыру на четырех разных длинах волн одновременно с помощью одного прибора. Это позволило им измерить спектральный индекс в среднем инфракрасном диапазоне, что является решающим шагом для понимания динамики вспышек.
Ключ к этому анализу заключается в поведении высокоскоростных электронов вокруг черной дыры. Спиралясь вдоль линий магнитного поля, эти электроны излучают синхротронное излучение – побочный продукт магнитного пересоединения и высвобождения энергии. Новые наблюдения подтверждают процесс, называемый «синхротронным охлаждением», когда эти электроны теряют энергию, питая наблюдаемые инфракрасные излучения.
Измерение Силы Магнитного Поля
Это подтверждение имеет важное значение, поскольку позволяет независимо измерить силу магнитного поля вокруг Стрельца А*. Предыдущие измерения основывались на других параметрах, таких как плотность электронов, что делало их менее точными. Фон Фелленберг объясняет, что новый метод «довольно ‘чистый’ в том смысле, что для измерения не требуется большого количества допущений», предоставляя ценные данные для теоретических моделей, которые в этом отношении были плохо ограничены.
Тот факт, что сила магнитного поля имеет решающее значение для понимания функционирования черных дыр, делает это открытие шагом вперед в астрофизике.
Важность Космических Наблюдений
Эти наблюдения были бы невозможны без JWST. Атмосфера мешает наземным наблюдениям в среднем инфракрасном диапазоне, а прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI) телескопа, работающий в режиме спектрометра среднего разрешения (MRS), обеспечивает необходимую чувствительность и покрытие длин волн для измерения спектрального индекса.
Как отмечает фон Фелленберг: «Чтобы получить такую высокую чувствительность в среднем инфракрасном диапазоне, нужно выйти в космос… Кроме того, инструмент MIRI/MRS является первым инструментом, который обеспечивает такое широкое покрытие длин волн для Стрельца А*, что является необходимым условием для измерения спектрального индекса, поэтому это действительно двойной удар!»
В заключение, наблюдения JWST в среднем инфракрасном диапазоне Стрельца А* предоставляют критически важные новые данные о динамике вспышек черных дыр, позволяя ученым измерять силу магнитного поля с беспрецедентной точностью. Этот прорыв является свидетельством мощи космических телескопов и позволит улучшить наше понимание этих загадочных космических объектов.
