Телескоп Джеймса Уэбба раскрыл новые детали структуры джета черной дыры в галактике M87

RGB-изображение M87, полученное с использованием наблюдений F356W, F150W и F090W. Автор: Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202556577

Ученым давно известна массивная эллиптическая галактика M87. Впервые ее наблюдал в конце XVIII века Шарль Мессье, который каталогизировал объекты на небе, чтобы избежать путаницы при поиске комет. Многочисленные последующие наблюдения в радиодиапазоне, рентгеновском, оптическом, ультрафиолетовом и гамма-диапазонах показали, что этот объект является галактикой с заметным джетом, исходящим из сверхмассивной черной дыры в ее центре. Этот джет хорошо известен своим синхротронным излучением в диапазоне от радио до оптических волн.

Хотя по M87 было проведено множество наблюдений, данные в инфракрасном спектре были несколько ограничены. Но теперь группа ученых использовала новые данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и его камер ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), чтобы прояснить некоторые ранее размытые детали джета M87. Работа была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Изображения JWST+NIRCam были получены в четырех инфракрасных диапазонах: 0,90, 1,50, 2,77 и 3,56 мкм. Чтобы выделить свет, исходящий непосредственно от джета, команда использовала методы вычитания фона, калибровки и моделирования галактики для удаления света от звезд, галактической пыли, фоновых галактик и шаровых скоплений. Это позволило получить детальное инфракрасное изображение основного джета, а также контрджета, направленного в противоположную сторону от черной дыры.

Джет имеет спиральную структуру с медленно движущимся ярким узлом (обозначенным как «L») и компонентом под названием «HST-1» (открытым с помощью телескопа Хаббл) — сверхсветовой особенностью, движущейся с высокой скоростью. Оба компонента находятся относительно близко к центру. Компонент HST-1 разделен на две подструктуры с различными спектральными индексами.

«Изображения остаточного джета в целом согласуются со спектром от радио до оптического диапазона. В изображениях с более высоким разрешением и более короткой длиной волны мы идентифицировали все отдельные компоненты джета на расстоянии до ∼24 угловых секунд от ядра, включая HST1, более вышестоящий узел L и яркий ударный фронт дальше по потоку», — пишут авторы исследования.

Обработка изображения F150W: полное изображение F150W, сглаженная модель галактики, остаточное и замаскированное изображение джета. Автор: Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202556577

Особенность контрджета, обнаруженная на расстоянии ~24 угловых секунд от ядра, обычно сложна для визуализации из-за того, что он удаляется со скоростью, близкой к скорости света. Однако команде удалось получить более четкое изображение с помощью инфракрасных данных в этом исследовании.

«На изображениях с длинами волн 2,77 и 3,56 мкм контрджет состоит из двух нитей, соединенных горячей точкой, образуя С-образную форму, что согласуется с его морфологией в радиодиапазоне», — отмечают авторы исследования.

Это исследование углубляет понимание физики джетов в активных галактических ядрах и создает основу для будущих инфракрасных исследований внегалактических джетов. Дополнительные данные с JWST и других телескопов, включая исследования поляриметрических и многодиапазонных данных, могут помочь лучше различить детали как джета, так и контрджета и раскрыть больше информации о магнитных полях джетов и ускорении частиц.

Галактика M87 находится на расстоянии около 53 миллионов световых лет от Земли и стала знаменитой после того, как в 2019 году коллаборация Event Horizon Telescope представила первое в истории изображение тени черной дыры. Джет M87 простирается на тысячи световых лет и является одним из самых мощных известных астрофизических явлений.