Czarna dziura w galaktyce M87 na zdjęciu. James Webb uchwycił dżet

Astronomowie od ponad stu lat obserwują potężny strumień materii wyrzucany z centrum galaktyki M87. Wraz z rozwojem instrumentów obserwacyjnych naukowcy dostrzegają coraz to nowe szczegóły tej fascynującej struktury. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wykonał gigantyczny krok na drodze do zbadania tego wąskiego strumienia materii emitowanego z otoczenia czarnej dziury. Zdjęcie wykonane w zakresie promieniowania podczerwonego dosłownie powala ilością szczegółów.

Na zdjęciu wykonanym za pomocą JWST dżet widoczny jest jako jasnoróżowa wstęga na tle fioletowej poświaty. Strumień naładowanych cząstek wystrzeliwanych z otoczenia supermasywnej czarnej dziury rozciąga się na kilka tysięcy lat świetlnych od centrum galaktyki. Wzdłuż niego można dostrzec jasne węzły, swoiste zagęszczenia, w których cząstki przyspieszane są do prędkości bliskich światłu.

Co ciekawe, po raz pierwszy naukowcom udało się uchwycić na zdjęciu w podczerwieni niezwykle słaby dżet przeciwległy, tj. emitowany w kierunku przeciwnym do tego, w jakim porusza się dotychczas obserwowany dżet. Jego wykrycie dotychczas było niezwykle trudne, ponieważ poruszające się w nim cząstki oddalają się od Ziemi z ogromną prędkością zbliżoną do prędkości światła, przez co jego światło jest bardzo słabe.

M87 to jedna z najdokładniej przebadanych galaktyk, oddalona o ok. 55 mln lat świetlnych od nas. W jej centrum znajduje się supermasywna czarna dziura M87*, która w 2019 r. stała się pierwszą czarą dziurą, jaką naukowcom udało się sfotografować. To właśnie ona odpowiada za powstawanie gigantycznego dżetu.

Zespół kierowany przez Jana Rödera z Instytutu Astrofizyki Andaluzji wykonał zdjęcia dżetu w czterech pasmach podczerwieni. Naukowcy odjęli światło emitowane przez gwiazdy, pył i inne galaktyki, w ten sposób uzyskując najdokładniejszy portret dżetu M87 w podczerwieni.

Bliżej centrum galaktyki dżet zachowuje charakterystyczny spiralny kształt. Na zdjęciu JWST widoczny jest wolno poruszający się węzeł L oraz jaśniejszy obszar HST-1, znany z pozornie nadświetlnego ruchu (to tylko złudzenie, bowiem nic nie porusza się z prędkościami większymi od prędkości światła). Obserwacje Webba wykazały, że HST-1 dzieli się na dwie podstruktury o różnych właściwościach emisji, co świadczy o złożonej dynamice cząstek w pobliżu czarnej dziury.

Dalsze fragmenty przeciwległego dżetu, oddalone o kolejne 6 tys. lat świetlnych, tworzą dwa włókna połączone jasnym punktem, układając się w kształt litery C. Dotychczas astronomowie strukturę oddalającego się od nas dżetu mogli badać jedynie w zakresie radiowym. Teraz otrzymali obraz tej struktury w zupełnie nowym zakresie promieniowania.