Академик Яков Зельдович когда-то заметил, что «вселенная — это ускоритель для бедных». Его слова вновь подтверждаются современными наблюдениями. То, что недостижимо в лабораторных условиях даже при огромных затратах, природа демонстрирует сама, а человечеству остаётся лишь совершенствовать инструменты для изучения этих процессов. Очередным доказательством стал снимок, сделанный космической обсерваторией имени Джеймса Уэбба, где удалось запечатлеть джет сверхмассивной чёрной дыры в галактике M87 с беспрецедентной детализацией.
Галактика M87 расположена примерно в 55 миллионах световых лет от Земли и давно интересует учёных. Её центральная чёрная дыра M87* известна мощным выбросом вещества, который наблюдается более ста лет. Именно она стала первой чёрной дырой, изображение которой было получено Телескопом горизонта событий в 2019 году. Теперь телескоп «Джеймс Уэбб» показал наиболее чёткое инфракрасное изображение струи, раскрывающее новые детали её структуры.
На снимке, сделанном камерой Near Infrared Camera (NIRCam), джет выглядит как яркая розовая лента, тянущаяся на тысячи световых лет. Вдоль струи заметны узлы, где частицы ускоряются почти до скорости света, формируя изгибы и спиралевидные структуры. Впервые в инфракрасном диапазоне удалось увидеть и контр-джет — противоположный поток, уходящий на 6000 световых лет в сторону, что ранее фиксировалось только в радиодиапазоне.
Учёные отмечают, что контр-джет очень тусклый: из-за релятивистского эффекта он движется от нас на скорости, близкой к световой, что делает его практически невидимым. Тем не менее «Уэббу» удалось рассмотреть его структуру — две S-образные нити с яркой точкой в центре. Ближе к ядру галактики джет приобретает спиралевидный вид, а на изображении чётко видны такие элементы, как узел L и область HST-1. Последняя, как показали данные, разделяется на две субструктуры, что указывает на ударные волны и сложное движение частиц вблизи чёрной дыры.
Исследование проведено командой Института астрофизики Андалусии, которая использовала четыре инфракрасных диапазона NIRCam и убрала влияние фоновых объектов и пыли. Это позволило выделить сам джет и изучить его в деталях. Учёные подтвердили, что его излучение имеет синхротронную природу, возникая от заряженных частиц, движущихся по спирали в магнитных полях. Различия в цветах показали процессы ускорения и охлаждения частиц, а также направления их траекторий.