Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) надав астрономам безпрецедентні спостереження в середньому інфрачервоному діапазоні Стрільця A (Sgr A ), надмасивної чорної діри в центрі нашої галактики. Ці нові дані допомагають вченим розгадати таємницю спалахів, які випромінює цей космічний гігант, і глибше зрозуміти роль магнітних полів у формуванні матерії навколо чорних дір.
Заповнення прогалини у спостереженні за чорною дірою
Протягом багатьох років вчені вивчали спалахи чорних дір у різних довжинах хвиль — ближньому інфрачервоному, радіо та інших — кожна з них пропонує унікальний погляд на ці енергетичні події. Проблема полягала в тому, що бракувало: даних середнього інфрачервоного діапазону. Ця прогалина завадила повному розумінню того, як розвиваються спалахи та які механізми їх викликають. Спостереження JWST, вперше повідомлені в січні 2025 року, заповнили цю прогалину, зв’язавши інфрачервоні та радіодіапазони з критичними даними в середньому інфрачервоному діапазоні.
За словами Себастьяно фон Фелленберга з Інституту радіоастрономії Макса Планка: «Дані середнього інфрачервоного діапазону є захоплюючими, тому що завдяки новим даним JWST ми можемо заповнити прогалину між радіо та ближнім інфрачервоним діапазоном, який був справжньою «зяючою дірою» в спектрі Стрільця A*». Цей прорив підтверджує, що спалахи відбуваються в середньому інфрачервоному спектрі, що не завжди узгоджується з радіоспостереженнями.
Одночасний багатохвильовий аналіз
Можливості JWST дозволили команді спостерігати за чорною дірою на чотирьох різних довжинах хвиль одночасно за допомогою одного приладу. Це дозволило їм виміряти спектральний індекс у середньому інфрачервоному діапазоні, що стало вирішальним кроком для розуміння динаміки спалахів.
Ключ до цього аналізу полягає в поведінці високошвидкісних електронів навколо чорної діри. Коли вони рухаються по спіралі вздовж ліній магнітного поля, ці електрони випромінюють синхротронне випромінювання, побічний продукт магнітного перез’єднання та вивільнення енергії. Нові спостереження підтверджують процес, званий «синхротронним охолодженням», коли ці електрони втрачають енергію, підживлюючи спостережуване інфрачервоне випромінювання.
Вимірювання напруженості магнітного поля
Це підтвердження важливе, оскільки дозволяє нам незалежно виміряти силу магнітного поля навколо Стрільця A*. Попередні вимірювання базувалися на інших параметрах, таких як густина електронів, що робило їх менш точними. Фон Фелленберг пояснює, що новий метод є «досить «чистим» у тому сенсі, що вимірювання не потребує багатьох припущень», надаючи цінні дані для теоретичних моделей, які були погано обмежені в цьому відношенні.
Той факт, що сила магнітного поля має вирішальне значення для розуміння функціонування чорних дір, робить це відкриття кроком вперед в астрофізиці.
Важливість космічних спостережень
Ці спостереження були б неможливі без JWST. Атмосфера заважає наземним спостереженням в середньому інфрачервоному діапазоні, а інструмент середнього інфрачервоного діапазону телескопа (MIRI), що працює в режимі спектрометра середньої роздільної здатності (MRS), забезпечує необхідну чутливість і охоплення довжини хвилі для вимірювання спектрального індексу.
Як зазначає фон Фелленберг: «Щоб отримати таку високу чутливість у середньому інфрачервоному діапазоні, вам потрібно відправитися в космос… Крім того, інструмент MIRI/MRS є першим інструментом, який забезпечує таке широке покриття довжини хвилі для Стрільця A*, що є необхідною умовою для вимірювання спектрального індексу, тому це справді подвійний удар!»
На завершення, спостереження JWST в середньому інфрачервоному діапазоні Стрільця A* надають важливі нові дані про динаміку спалахів чорної діри, що дозволяє вченим вимірювати напруженість магнітного поля з безпрецедентною точністю. Цей прорив є свідченням потужності космічних телескопів і покращить наше розуміння цих загадкових космічних об’єктів.
