Galaktyka Kałamarnica od lat fascynuje astronomów, ale jej centrum długo pozostawało zasłonięte przez pył. Teraz Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pokazał szczegóły, których wcześniej nie dało się zobaczyć. W sercu M77 kryje się aktywne jądro, potężna czarna dziura, pierścień narodzin gwiazd i struktury, które pomagają zrozumieć, jak działa jedna z najciekawszych galaktyk w naszym kosmicznym sąsiedztwie.
Galaktyka Kałamarnica pod okiem JWST
Galaktyka Kałamarnica, znana także jako M77 lub NGC 1068, znajduje się około 35 milionów lat świetlnych od Drogi Mlecznej. W skali kosmicznej to stosunkowo blisko. Jest jasna, dobrze widoczna i ustawiona tak, że możemy patrzeć na nią niemal „od przodu”. Dzięki temu astronomowie traktują ją jak naturalne laboratorium do badania aktywnych jąder galaktyk.
Na pierwszy rzut oka wygląda jak efektowna galaktyka spiralna. Widać w niej jasne obszary gwiazd, pasma gazu i pyłu oraz wyraźne ramiona. Ale prawdziwy sekret kryje się w centrum. Tam znajduje się bardzo aktywny obszar zasilany przez supermasywną czarną dziurę.
Problem polegał na tym, że środek Galaktyki Kałamarnicy jest mocno zakurzony. Zwykłe obserwacje w świetle widzialnym nie wystarczały, aby zobaczyć, co dzieje się głębiej. I właśnie tutaj swoją przewagę pokazuje Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.
Dlaczego JWST widzi to, czego nie widział Hubble?
JWST obserwuje Wszechświat głównie w podczerwieni. To bardzo ważne, bo światło podczerwone lepiej przenika przez pył niż światło widzialne. Tam, gdzie klasyczne teleskopy widzą zasłonę, Webb potrafi zajrzeć głębiej.
W przypadku Galaktyki Kałamarnicy wykorzystano obserwacje w bliskiej podczerwieni za pomocą instrumentu NIRCam oraz w średniej podczerwieni za pomocą instrumentu MIRI. Dzięki temu udało się zobaczyć struktury, które wcześniej były niewidoczne albo trudne do odczytania.
Nowe obrazy pokazały między innymi ukrytą poprzeczkę biegnącą przez centrum galaktyki. To pasmo gwiazd, gazu i pyłu, które przecina środek galaktyki spiralnej. W świetle widzialnym nie było go wyraźnie widać, bo zasłaniał je pył.
To ważne odkrycie, ponieważ takie struktury mogą wpływać na przepływ gazu w galaktyce. A gaz jest paliwem zarówno dla powstawania nowych gwiazd, jak i dla aktywnego jądra galaktyki.
Co kryje centrum Galaktyki Kałamarnicy?
Serce M77 jest wyjątkowo ciekawe. Znajduje się tam ogromna masa, szacowana na około 13 milionów mas Słońca. Najczęściej mówi się o supermasywnej czarnej dziurze, która pochłania materię z otoczenia i zasila aktywne jądro galaktyki.
Ale sprawa może być bardziej złożona. Według najnowszych sugestii w centrum Galaktyki Kałamarnicy mogą znajdować się nawet dwie supermasywne czarne dziury, tworzące ciasny układ podwójny.
JWST prawdopodobnie nie zobaczy takiego układu bezpośrednio. Przewidywana odległość między obiektami mogłaby wynosić zaledwie około 0,1 parseka, więc z perspektywy kilkudziesięciu milionów lat świetlnych byłyby zbyt blisko siebie, aby rozdzielić je na obrazie.
Teleskop może jednak pomóc w inny sposób. Obserwując ruch gazu i pyłu wokół centrum, naukowcy mogą szukać śladów grawitacyjnego wpływu jednej lub dwóch czarnych dziur. To trochę jak obserwowanie fal na wodzie, aby zrozumieć, co porusza się pod powierzchnią.
Pierścień narodzin gwiazd wokół centrum
Na obrazach JWST widać także jasne, czerwone obszary. To miejsca, w których rodzą się nowe gwiazdy. Powstają tam, gdzie gaz i pył zagęszczają się na tyle mocno, że grawitacja zaczyna je zapadać. Z takiego obłoku tworzy się zalążek nowej gwiazdy.
Szczególnie ciekawy jest jasny pierścień wokół centrum galaktyki. Ma średnicę kilku tysięcy lat świetlnych i jest znany jako pierścień wybuchu gwiazdotwórczego. To obszar intensywnego powstawania gwiazd.
Astronomowie uważają, że taki pierścień mógł powstać dzięki samej budowie galaktyki. Jej struktura grawitacyjnie kieruje gaz w określone rejony, gdzie materia zaczyna się zagęszczać. W efekcie powstają warunki sprzyjające masowym narodzinom gwiazd.
To pokazuje, że Galaktyka Kałamarnica nie jest spokojnym układem. W jej centrum działa potężny silnik, a w otaczających go strukturach wciąż powstają nowe gwiazdy.
Galaktyka Kałamarnica może być kosmicznym akceleratorem cząstek
Historia M77 ma jeszcze jeden fascynujący wątek. W 2022 roku naukowcy poinformowali, że wykryli wysokoenergetyczne neutrino, którego ślad prowadził do serca Galaktyki Kałamarnicy.
Neutrina to niezwykle trudne do złapania cząstki. Przenikają przez materię niemal bez przeszkód, dlatego ich wykrycie jest dużym wyzwaniem. Wysokoenergetyczne neutrina powstają w bardzo ekstremalnych środowiskach, gdzie działają ogromne energie.
Jądro Galaktyki Kałamarnicy pochłania materię w tempie szacowanym na około 0,23 masy Słońca rocznie. Materia wirująca w pobliżu czarnej dziury doświadcza potężnej grawitacji i tarcia, co prowadzi do uwalniania ogromnych ilości energii.
Jeśli M77 rzeczywiście produkuje wysokoenergetyczne neutrina, może być czymś w rodzaju gigantycznego kosmicznego akceleratora cząstek. To sprawia, że galaktyka staje się jeszcze ważniejszym obiektem badań.
Dlaczego to odkrycie jest ważne?
Nowe obserwacje JWST nie są tylko efektownymi zdjęciami kosmosu. To dane, które mogą pomóc odpowiedzieć na kilka dużych pytań.
Jak gaz trafia do centrum galaktyki? Jak aktywne jądro wpływa na otoczenie? Czy w sercu M77 znajduje się jedna supermasywna czarna dziura, czy może układ dwóch takich obiektów? Jak powstają pierścienie intensywnej aktywności gwiazdotwórczej?
Galaktyka Kałamarnica jest blisko, jasna i aktywna. Dzięki temu można badać ją znacznie dokładniej niż wiele odleglejszych galaktyk. A JWST daje astronomom narzędzie, które pozwala zajrzeć tam, gdzie wcześniej przeszkadzał pył.
To właśnie dlatego Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest tak ważny dla współczesnej astronomii. Nie tylko pokazuje piękne obrazy, ale odkrywa ukryte mechanizmy działania Wszechświata. W przypadku M77 odsłonił kolejną warstwę galaktyki, która od dawna była znana, ale wciąż nie powiedziała nam wszystkiego.
Możesz pobrać zdjęcia galaktyki Squid z JWST w formacie tapety ze strony internetowej ESA Webb. Oto
zdjęcie z NIRCam ; oto zdjęcie z MIRI ; a oto kompozycja obu .