«Джеймс Уэбб» показал, как чёрные дыры обходят тепловой барьер и получают «топливо»

Астрономы сделали важный шаг в понимании эволюции галактик. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) впервые получил прямые изображения процесса, который долго оставался загадкой: как сверхмассивные чёрные дыры продолжают захватывать вещество, хотя их собственное излучение разогревает окружающий газ и, казалось бы, должно отталкивать его.

Объектом наблюдений стала галактика NGC 4696, расположенная в 145 миллионах световых лет от Земли, в центре скопления Центавра. Учёные использовали спектрограф NIRSpec, потратив 7,7 часа на сбор данных. Разрешение составило около 33 световых лет, а поле обзора охватило центральные 618?618 парсеков галактики.

Главное открытие — компактный околоядерный диск радиусом около 120 парсеков. Ранее телескоп «Хаббл» видел здесь лишь S-образную структуру ионизованного газа. «Джеймс Уэбб» показал, что это многофазный вращающийся диск, состоящий как из горячего ионизованного газа, так и из более холодного молекулярного водорода.

Наблюдения выявили чёткий градиент скоростей: газ вращается вокруг чёрной дыры со скоростью около 600 км/с. Западная часть диска оказалась напрямую соединена с длинным газовым «мостом» — потоком вещества, идущим к центру галактики. Скорости газа в месте соединения совпали, что стало первым прямым доказательством того, что такие нити действительно подпитывают околокерновый диск.

Механизм, по словам астрономов, выглядит так: выбросы энергии от чёрной дыры разогревают окружающий газ, но затем он постепенно остывает, конденсируется в тонкие нити и под действием магнитных полей теряет угловой момент. После этого газ попадает в околоядерный диск, откуда постепенно падает на чёрную дыру. Трёхмерное моделирование подтвердило эту картину, воспроизведя структуру и движение газа, наблюдаемые JWST.

Такой механизм не только объясняет «питание» чёрных дыр, но и помогает понять, как активные галактики регулируют свою эволюцию. Поступление вещества из разных нитей может менять ориентацию диска, а вместе с ним и направление джетов. Это позволяет более равномерно распределять энергию по галактике, сдерживая охлаждение газа и образование новых звёзд.

Авторы работ отмечают, что для полного подтверждения модели нужны наблюдения других галактик. Однако впервые удалось увидеть всю цепочку — от охлаждающихся газовых филаментов до вращающегося диска, который непосредственно кормит сверхмассивную чёрную дыру. Это закрывает один из важнейших пробелов в понимании того, как такие объекты остаются активными миллионы лет.