Astronomen die de James Webb-ruimtetelescoop gebruiken, hebben het meest gedetailleerde infraroodbeeld tot nu toe vastgelegd van het centrum van het Dioptriestelsel, een van de dichtstbijzijnde actieve sterrenstelsels in het heelal. Actieve sterrenstelsels zijn sterrenstelsels met een extreem heldere kern, die wordt aangedreven door een superzwaar zwart gat dat materie opslokt en enorme hoeveelheden energie vrijgeeft over het hele elektromagnetische spectrum.
Het Circinusstelsel, ook bekend als ESO 97-G13 of LEDA 50779, is een spiraalstelsel op ongeveer 13 miljoen lichtjaar van de aarde in het zuidelijke sterrenbeeld Circinus. Astronomen zijn al lang geïntrigeerd door dit sterrenstelsel vanwege de dichte wolken van gas en stof die de kern ervan verbergen.
Telescopen op de grond hebben moeite om het gebied nabij het centrale zwarte gat te isoleren, waar materie naar binnen spiraalt en intens infrarood licht uitstraalt. Dankzij de geavanceerde mogelijkheden van James Webb konden Dr. Julien Girard van het Space Telescope Institute en zijn team met ongekende helderheid deze sluier van stof doordringen.
De ontdekking, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, werd mogelijk gemaakt door het gebruik van James Webb’s Near Infrared Imaging Spectrograph (NIRISS) in een gespecialiseerde hoogcontrastmodus genaamd de Aperture Masking Interferometer. Deze methode verandert het instrument in wezen in een miniatuurinterferometer door licht door een reeks kleine openingen te combineren om gedetailleerde interferentiepatronen te creëren.
Door deze patronen te analyseren, reconstrueerden de astronomen een extreem scherp beeld van de ‘motor’ in het centrum van het Circinusstelsel. Hieruit bleek dat het grootste deel van de infrarode emissie afkomstig is van de ringkern van stof die het zwarte gat voedt, en niet van materiaal dat naar buiten stroomt.
“Dit is de eerste keer dat een Webb-modus met hoog contrast is gebruikt om een extragalactisch object te bestuderen. We hopen dat ons werk andere astronomen zal inspireren om de Aperture Masking Interferometer te gebruiken om zwakke maar relatief kleine stofstructuren in de buurt van elk helder object te bestuderen”, aldus Dr. Girard.
De bevindingen van James Webb tonen aan dat het grootste deel van de nabij-infrarode gloed in de kern van het Dioptriestelsel wordt geproduceerd door de binnenste gebieden van deze stoffige ring, waardoor eerdere aannames dat de uitstroom de emissie domineerde, worden weerlegd.
Deze techniek opent de weg voor dieper onderzoek naar zwarte gaten in andere sterrenstelsels. Door de contrastrijke beeldvorming van James Webb op andere doelen toe te passen, hopen de onderzoekers een bredere catalogus van emissiepatronen te creëren die zal onthullen of het gedrag van het sterrenstelsel typisch is voor actieve galactische kernen of een uitzondering is.
De bevindingen geven niet alleen een duidelijker beeld van de mechanismen waarmee zwarte gaten worden aangedreven, maar benadrukken ook de steeds toenemende kracht van interferometrische methoden in de ruimteastronomie. Nu er al aanvullende waarnemingen gepland zijn, blijft James Webb de grenzen verleggen van wat er vanuit de meest verborgen hoeken van het heelal te zien is.
