Теперь, используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), астрономы, возможно, разгадали эту загадку, обнаружив первые свидетельства существования сверхмассивной черной дыры в сердце M83, также известной как NGC 5236, спиральной галактики, расположенной на расстоянии около 15 миллионов световых лет.
«JWST революционизирует наше понимание галактик», — сказала в своем заявлении член команды Линда Смит из Научного института космического телескопа. «В течение многих лет астрономы безуспешно искали черную дыру в M83. Теперь, наконец, у нас есть убедительная подсказка, которая позволяет предположить, что она там есть».
Сверхмассивные черные дыры имеют массу, в миллионы и даже миллиарды раз превышающую массу Солнца. Расположенные в центре далеких галактик, эти черные дыры очень заметны, когда они активно питаются и окружены газом и пылью, которые они нагревают, заставляя их ярко светиться.
Эти области, известные как «активные галактические ядра» или «AGNs», часто можно увидеть даже в галактиках, которые в других случаях слишком далеки и слишком тусклы, чтобы их можно было обнаружить.
Это заставило ученых предположить, что либо сверхмассивная черная дыра в центре M83 находится в спящем состоянии (не питается материей), либо активное галактическое ядро скрыто плотной пеленой пыли.
В пользу второго объяснения говорят новые данные JWST, которые в полной мере используют беспрецедентную чувствительность и пространственное разрешение космического телескопа стоимостью 10 миллиардов долларов.
Сгустки высокоионизированного газа стали «дымящимся пистолетом», намекающим на наличие скрытой AGN в центре M83.
«Наше открытие высокоионизированного неонового излучения в ядре M83 было неожиданным», — говорит руководитель группы Свеа Эрнандес, ученый Европейского космического агентства (ESA) из Научного института космического телескопа. Для появления таких признаков требуется большое количество энергии, больше, чем могут генерировать обычные звезды».
«Это наводит на мысль о наличии AGN, которая до сих пор оставалась неуловимой».
Даже взрывная смерть массивных звезд в сверхновых не может дать достаточно энергии, чтобы создать сигнатуру, замеченную JWST. Поэтому наиболее вероятным подозреваемым является AGN. Но не единственным подозреваемым.
Команде, сделавшей это открытие, теперь необходимо исключить других возможных кандидатов на создание высокоионизированного неонового газа, например ударные волны, проходящие через газы, существующие между звездами, -«межзвездную среду».
Теперь астрономы продолжат исследование M83 с помощью космического телескопа Хаббл, Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA) и Очень большого телескопа (VLT).
В то же время это исследование доказывает, насколько эффективен JWST в обнаружении доселе невиданных структур в космосе.
«Это открытие демонстрирует, как JWST совершает неожиданные прорывы», — заключил Смит, — «Астрономы думали, что исключили наличие AGN в M83, но теперь у нас есть новые доказательства, которые ставят под сомнение прошлые предположения и открывают новые пути для исследований».
Новые горизонты для астрономии
Открытие скрытого активного ядра в M83 не только решает давнюю загадку, но и ставит новые вопросы. Почему AGN этой галактики так эффективно маскировался? Ученые предполагают, что плотные облака пыли в центре M83 могли поглощать большую часть излучения, делая черную дыру «невидимой» для предыдущих инструментов. Инфракрасные камеры JWST, способные проникать сквозь космическую пыль, стали ключом к разгадке. «Это как увидеть тень монстра сквозь туман», — пояснил астрофизик Марко Чименти, не участвовавший в исследовании.
Связь с эволюцией галактик
Сверхмассивные черные дыры, как считается, играют критическую роль в формировании галактик, регулируя рост звездных скоплений через выбросы энергии. Отсутствие явного AGN в M83 ранее противоречило этой теории. Теперь, когда черная дыра «найдена», ученые смогут изучить, как ее активность, даже скрытая, влияет на спиральную структуру галактики и звездообразование. «M83 — идеальная лаборатория для проверки гипотез о симбиозе черных дыр и галактик», — отметила Эрнандес.
Охота за невидимками
Обнаружение AGN в M83 вдохновило астрономов на пересмотр данных по другим «подозрительным» галактикам, где черные дыры пока не найдены. Возможно, многие из них также скрыты под пылевыми завесами. Команда уже планирует применить методику, разработанную для M83, к объектам вроде галактики NGC 1068, где AGN частично замаскирован. «Мы стоим на пороге нового этапа в поиске космических “призраков”», — говорит Смит.
Роль международных коллабораций
Исследование M83 объединило данные JWST, Хаббла, ALMA и VLT — пример того, как мультиволновая астрономия раскрывает тайны Вселенной. Например, радионаблюдения ALMA помогут картографировать распределение холодного газа вокруг AGN, а спектрографы VLT измерят скорости звезд вблизи центра галактики, чтобы уточнить массу черной дыры. «Только объединив силы, мы можем собрать пазл целиком», — подчеркнул Чименти.
Климатические катастрофы в центре галактики
Интересно, что высокоионизированный неон может быть следствием не только AGN, но и экстремальных звездных ветров или редких катаклизмов. Чтобы исключить эти варианты, ученые анализируют архивные данные за последние 30 лет, ища следы вспышек активности. «Если бы это были ударные волны от сверхновых, их следы давно бы рассеялись», — объясняет Эрнандес.
Что дальше?
Пока масса черной дыры в M83 остается загадкой. Предварительные оценки варьируются от нескольких миллионов до миллиардов солнечных масс. Точные измерения потребуют лет наблюдений. Однако уже ясно, что открытие меняет представления о распространенности скрытых AGN. «Возможно, каждая третья галактика прячет черную дыру за пылевыми “шторами”», — предполагает Смит.
Космические уроки для Земли
Исследование M83 напоминает, что даже в, казалось бы, изученных уголках Вселенной нас ждут сюрпризы. «Это как если бы вы десятилетиями жили рядом с соседом и вдруг узнали, что он — супергерой в маске», — шутит Линда Смит. Но за шутками скрывается серьезный вывод: технологии вроде JWST не просто расширяют наши знания — они учат смотреть на знакомое под новым углом.
Следите за обновлениями: следующий цикл наблюдений JWST за M83 запланирован на начало 2025 года. Возможно, он принесет еще более ошеломляющие открытия.
