Interferometria maskująca apertury
Cała sztuka polegała na wykorzystaniu zaawansowanej techniki obserwacyjnej. Instrument NIRISS na pokładzie Webba użył trybu interferometrii maskującej apertury (AMI). Dzięki temu uzyskano rozdzielczość na poziomie 0,08 sekundy kątowej dla fali o długości 4,3 mikrometra. To ostrość obrazu dwukrotnie lepsza od tej, jaką oferuje standardowa kamera NIRCam tego teleskopu. Metoda ta skutecznie eliminowała typowe zniekształcenia i odfiltrowywała światło gwiazd z galaktyki macierzystej. Pozwoliło to wydobyć subtelne struktury, które wcześniej tonęły w morzu poblasku. Obserwacje, przeprowadzone w lipcu 2024 i marcu 2025 roku, dostarczają więc niezwykle świeżych i precyzyjnych danych.
Wybór galaktyki Circinus nie był przypadkowy. To najbliższa nam galaktyka Seyferta typu 2 z aktywnym jądrem. Od lat stanowiła przedmiot sporów wśród astronomów. Główny dylemat dotyczył losu materii wokół centralnej czarnej dziury: czy jest ona głównie wywiewana w postaci potężnych wiatrów, czy też systematycznie opada, tworząc dysk zasilający? Circinus uznawano za najlepszy obiekt do rozwiązania tej zagadki w skali centralnych 10 parseków, czyli około 33 lat świetlnych. Otaczający czarną dziurę pyłowy torus, choć trudny do zaobserwowania, jest kluczowy dla zrozumienia procesów zasilania i ich wpływu na galaktykę.
Dysk zamiast wiatru: nowy obraz aktywnego jądra
Wyniki okazały się zaskakujące. Obserwacje wyraźnie pokazują, iż większość pyłu w centrum galaktyki zgromadzona jest w formie dysku rozciągającego się na przestrzeni 5 na 3 parseków. To właśnie ten dysk bezpośrednio zasila aktywne jądro. Struktura łukowa nazwana „North arc”, związana z odpływem materii, odpowiada za mniej niż 1% emisji w badanych zakresach podczerwieni. Sugeruje to, iż rola wiatru w procesie akrecji jest znacznie mniejsza, niż dotychczas przypuszczano. Centralna emisja pochodzi głównie z materiału ogrzewanego promieniowaniem wewnątrz leja torusa. Temperatury tego pyłu są bardzo wysokie – gorętszy komponent ma około 800 stopni Celsjusza. Szczególnie ciekawe są obszary niemal pozbawione emisji pyłu, nazwane „Holes”. Ich lokalizacja idealnie pokrywa się z położeniem optycznie grubego dysku, który zasłania czarną dziurę w innych zakresach promieniowania.
Czytaj też: Anomalia w Mgławicy Pierścień nie daje astronomom zasnąć. Tajemnicza struktura w sercu kosmicznego klejnotu
Większość rezerwuaru masy znajduje się w formie akreującego dysku pyłowego zasilającego supermasywną czarną dziurę Circinus – wyjaśnia zespół odpowiedzialny za publikację w Nature Communications
Zebrane dane najlepiej opisuje model „grudkowatego torusa”. Potwierdzają one, iż głównym rezerwuarem materii w bezpośrednim otoczeniu czarnej dziury jest dysk akrecyjny, a nie rozproszony wiatr. Odkrycie to może pomóc wyjaśnić długoletnią zagadkę nadmiernej emisji w bliskiej podczerwieni z okolic aktywnych jąder galaktyk. Okazuje się, że aż 87% tej emisji pochodzi z pyłu znajdującego się w promieniu 5 parseków od czarnej dziury, związanego z postulowanym torusem. Uzyskana rekordowa rozdzielczość otwiera nowy rozdział w badaniu supermasywnych czarnych dziur. Możliwość rozróżniania struktur na tak niewielkich skalach kątowych pozwoli wreszcie testować teoretyczne modele z niespotykaną dotąd precyzją.