«Уэбб» получил рекордно четкое изображение окрестностей черной дыры

Новый, поразительный снимок «голодного сердца» галактики крупным планом

13 января 2026 года команда, работающая с космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST), опубликовала изображение, на котором впервые с интерферометрической четкостью запечатлена непосредственная пылевая среда вокруг близлежащей сверхмассивной черной дыры. Цель исследования — галактика Циркуль (Circinus), находящаяся на расстоянии около 13 миллионов световых лет, — долгое время ставила астрономов в тупик из-за необъяснимого избытка инфракрасного излучения в ее ядре. Наблюдения «Уэбба» методом апертурного маскирования в ближнем инфракрасном диапазоне показывают, что большая часть этого свечения исходит от внутренней поверхности компактного пылевого диска в форме пончика (тора), питающего черную дыру, а не от горячих ветров, выбрасывающих вещество. Этот четкий интерферометрический вид из космоса обещает разрешить десятилетний спор о том, где активные ядра галактик скрывают свой инфракрасный свет и как черные дыры взаимодействуют со своими родительскими галактиками.

Апертурное маскирование: превращение «Уэбба» в более крупный телескоп

Результат получен благодаря необычному приему наблюдений. Прибор NIRISS на борту JWST оснащен интерферометром с апертурной маской (AMI) — физической маской с семью шестиугольными отверстиями, наложенной на зрачок телескопа. Превращая «Уэбб» в небольшой интерферометр, AMI позволяет получать информацию на масштабах примерно в два раза меньше номинального дифракционного предела телескопа, что фактически обеспечивает для этих измерений пространственное разрешение, эквивалентное примерно 13-метровому телескопу. Такое повышение четкости позволило команде выделить структуры размером всего в несколько парсек в центре галактики и отделить излучение тора, аккреционного диска и любых потоков выбрасываемого вещества. Метод использовался во время двух визитов к галактике Циркуль в июле 2024 года и марте 2025 года для сбора данных.

Что на самом деле показывает изображение

На масштабах, исследованных «Уэббом» — в области размером примерно 33 световых года вокруг ядра, — новый анализ показывает, что около 87% избыточного среднего инфракрасного излучения исходит от внутренней стороны тора: компактного экваториального пылевого диска, который нагревается по мере того, как направляет вещество к центральному «двигателю». Менее 1% измеренного инфракрасного потока можно отнести на счет горячей пыли в исходящих ветрах, в то время как оставшаяся часть приходится на более протяженную пыль, нагретую активным ядром или связанными с ним радиоструктурами. Другими словами, доминирующим инфракрасным признаком в галактике Циркуль является аккреция, а не выбросы. Этот баланс — ключ к пониманию того, как питается черная дыра и сколько энергии она возвращает в окружающую среду.

Почему это решает давнюю инфракрасную загадку

В течение многих лет наблюдатели фиксировали инфракрасный «избыток» вокруг некоторых активных ядер галактик (АЯГ) — излучение было сильнее, чем предсказывали простые модели аккреционных дисков. Наземным интерферометрам и космическим телескопам не хватало сочетания чувствительности и контрастности, необходимых для разделения конкурирующих источников этого света в запыленных и переполненных центрах галактик. Конкурирующие объяснения ссылались на горячие пылевые ветры, запускаемые черной дырой, рассеянный свет звезд из балджа галактики или излучение внутреннего тора. Интерферометрическое изображение «Уэбба» разрешает этот спор в галактике Циркуль, напрямую показывая, откуда исходит свет, и, следовательно, какие физические процессы доминируют в этом объекте. Это важно, потому что происхождение света АЯГ — из оттоков или из компактной структуры питания — говорит о том, перераспределяет ли черная дыра в основном газ (что может подавлять звездообразование) или спокойно поглощает вещество, не разрушая свою галактику.

Значение для эволюции галактик и обратной связи АЯГ

Черные дыры и галактики растут вместе, но механизм связи — то, как черные дыры нагревают, вытесняют или иным образом контролируют газ, из которого формируются звезды, — остается главной неопределенностью в астрофизике. Если многие близлежащие АЯГ похожи на Циркуль, и большая часть ядерного инфракрасного излучения исходит от компактных пылевых дисков, то модели, приписывающие значительную обратную связь в галактических масштабах устойчивым пылевым ветрам, могут потребовать пересмотра для ядер умеренной светимости. Напротив, в более ярких АЯГ могут по-прежнему доминировать ветры; команда «Уэбба» прямо предупреждает, что галактика Циркуль — это лишь одна точка данных, и что внутренняя светимость и геометрия будут менять результат. Новая работа предоставляет проверенный метод наблюдений для четкого разграничения этих случаев.

Технические нюансы и ограничения

Что дальше

Первоочередная задача — повторить этот подход на небольшой, но репрезентативной выборке близлежащих АЯГ: команда предлагает изучить от одного до нескольких десятков объектов, охватывающих широкий диапазон светимостей и наклонений, чтобы установить, является ли Циркуль типичным или исключительным случаем. Наблюдатели также объединят карты AMI с данными ALMA по холодному газу и спектроскопией JWST, чтобы связать морфологию пыли с кинематикой молекулярного и ионизированного газа — фактического топлива и «выхлопа» питания черной дыры. Такой многоволновой синтез покажет, крадут ли компактные пылевые диски газ у процессов звездообразования или же ветры по-прежнему доминируют в регулировании роста галактики.

Контекст для будущих объектов

Результат подчеркивает две широкие тенденции. Во-первых, умелое использование существующих инструментов — в данном случае апертурного маскирования на JWST — может привести к прорывам без создания нового оборудования. Во-вторых, достижение статистического понимания физики АЯГ, вероятно, потребует как высокого углового разрешения, так и широкого диапазона длин волн, что обосновывает необходимость создания будущих космических интерферометров и наземных массивов следующего поколения. Пока же четкий взгляд «Уэбба» на край черной дыры служит напоминанием о том, что некоторые из самых значимых физических процессов во Вселенной все еще скрываются на очень малых угловых масштабах, и наблюдательная изобретательность способна сделать их отчетливыми.

Источники

• Nature Communications (научная статья: "JWST interferometric imaging reveals the dusty disk obscuring the supermassive black hole of the Circinus galaxy")
• University of South Carolina (исследовательская группа Enrique López‑Rodríguez)
• Space Telescope Science Institute (инструмент NIRISS и режим AMI)
• NASA / James Webb Space Telescope (миссия и материалы для прессы)
• arXiv препринт: "JWST interferometric imaging reveals the dusty disk obscuring the supermassive black hole of the Circinus galaxy"