Kvasaren H1821+643 ett exempel på krafter vi inte trodde kunde existera.

Bild wikipedia Chandrateleskopets  röntgenobservatoriebild av kvasar H1821+643.

Kvasarer  avger enorma mängder elektromagnetisk strålning från radiovågor till gammastrålning. En enskild kvasar kan utstråla energi motsvarande minst flera hundra vanliga galaxer där dessa inte finns. Energikällan är att kvasarer är aktiva galaxkärnor. Konkret ett supermassivt svart hål omgivet av en ackretionsskiva och liggande i centrum av en galax. Kvasarens strålning är ett resultat av att gas som närmar sig det svarta hålet hettas upp i ackretionsskivan och genom jetstrålar avger energi mängder av energi.

Ett forskarteam har upptäckt att vindarna som genereras av supermassiva svarta hål är 100 gånger kraftfullare än man tidigare trodde och de sprider energi över avstånd på cirka 300 000 ljusår från källan. Upptäckten visar att dessa explosiva vindar påverkar enorma områden bortom galaxerna där de finns.

"Svarta hål är till stor del kända för att suga in materia, men de släpper också ut gas i form av kraftfulla vindar," beskriver Satoshi Yamada, biträdande professor vid Tohoku Universitys Frontier Institute for Interdisciplinary Sciences (FRIS). "Dessa vindar troddes vara inneslutna inom den galax där det sker. Men i en ny studie visades att kraften är oerhört starkare än man tidigare trott."

Yamada och hans team, bestående av kollegor från Kanazawa University och Tokyo Metropolitan University bland flera, använde röntgenastronomisatelliten XRISM för att observera aktiviteten hos kvasaren H1821+643, belägen i stjärnbilden Draken, cirka 3,4 miljarder ljusår från jorden. Kvasarer är extremt ljusstarka objekt som drivs av supermassiva svarta hål som aktivt konsumerar gas. Det snabbt växande svarta hålet finns i centrum av en galaxhop där det driver turbulens i den omgivande heta gasen och avger röntgenstrålar. Forskarna bestämde noggrant gasens rörelse genom att analysera emissionslinjerna från järnjoner.

Högprecisionsobservationer med XRISM ( röntgenastronomisatellit) visade att högtemperaturgasen runt det svarta hålet inte förblir statisk utan sprider sig våldsamt över ett stort område på grund av turbulens. Forskarna bekräftade också att gasflödet sträcker sig bortom galaxen och når avstånd av cirka 300 000 ljusår bort från källan. Mängden energi som uppmättes involverad i turbulensen var ungefär 100 gånger kraftigare än tidigare uppskattningar och motsvarade flera miljarder supernovaexplosioner. De explosioner som sker när stjärnor når slutet av sin livslängd.

"För första gången har vi visat att svarta hål påverkar den bredare kosmiska miljön genom en chockvåg av häpnadsväckande kraft," tillägger Yamada. "Svarta hål är nyckelfaktorer för gasflöden och rörelse i rymden och transporterar enorma mängder energi till olika delar av kosmos."

Studien är publicerad som ”Vigorous turbulence driven by quasar-mode feedback in a cluster core” i Nature Astronomy  och skribenter är, Satoshi Yamada, Shutaro Ueda, Hirofumi Noda, Yutaka Fujita, Misaki Mizumoto, Kentaro Nagamine, Claudio Ricci, Shoji Ogawa, Taiki Kawamuro, Shinya Yamada, Yuichi Terashima, Yoshihiro Ueda

Avlägsna solsystemsobjekt kan ge kunskap om solsystemets förflutna

 

Bild https://science.nasa.gov  En konstnärs koncept som avbildar ett transneptuniskt objekt, en liten  isig kropp som kretsar runt solen bortom Neptunus bana. Dessa objekt är så små att NASAs Hubble- och Webb-teleskop bara ser dem som små ljuspunkter. NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

För första gången använde forskare NASAs Hubble- och James Webb-rymdteleskop till att studera några av de mest avlägsna kropparna i vårt solsystem, Transneptunska objekt (TNOs). Några av dessa är de minsta och svagast lysande som någonsin setts direkt. Forskarna fann oväntat färre små TNO:er än de förväntat sig och att färgerna på dessa kroppar hade samma relationer som deras större familjemedlemmar. 

Objekt som vanligtvis är små, svaglysande, iskalla objekt som kretsar runt solen bortom Neptunus bana. De flesta är mer än 100 miljoner gånger mörkare än objekt som är synliga för blotta ögat. I två kompletterande artiklar publicerade på tisdagen i The Astronomical Journal analyserade teamen färg, sammansättning och storleksfördelning för 27 nyupptäckta små, svaga TNO:er (se nedan).

Dessa små objekt erbjuder den bästa inblicken i ett tidigt stadium av planetbyggande tiden då en skiva av damm och småsten i omloppsbana runt solen samlade till planeter  men var materia ännu inte hade smält samman till fullstora planeter. Bortom Neptunus inträffade aldrig detta andra stadium (sammansmältningen) utan och lämnade kvar en frusen population av materia som aldrig blev annat än små bitar.

I den djupaste TNO-undersökningen hittills undersökte team ledda av doktorander från University of Victoria i Kanada, under ledning av National Research Council of Canada, och Northern Arizona University i Flagstaff en himmelsfläck samtidigt med Hubble, observerade TNOs i synligt ljus och Webb, som observerade i infrarött ljus. Forskarteamet mätte objektens färger, som är som ett fingeravtryck av ytans sammansättning, samt deras storlekar och bestämde deras banor.

I de samordnade observationerna studerade teamen två olika typer av TNO:er. De första, dynamiskt kallade "cold" TNO:erna, befinner sig på sina ursprungliga, relativt cirkulära banor runt solen i solsystemets plan. Den andra typen, dynamiskt "hot" TNO:er, bildades mellan de nuvarande platserna för Uranus och Neptunus men pressades ut där de är idag finns när de yttre gasjättarna migrerade tidigt i solsystemets historia. Idag befinner de sig i starkt elliptiska banor och rör sig in och ut ur planet i vårt solsystem.  Både de "hot" och "cold" populationerna verkar behålla samma färger som när de bildades, med liten förändring sedan solsystemets födelse.

Webb-data gjorde det också möjligt för forskare att mäta antalet objekt av varje storlek. De fann att de övergripande storleksfördelningarna för båda populationerna var förvånansvärt lika.

"Det är mycket intressant att processen med planetesimalbildning ger samma storleksfördelning för både cold och hot populationer, trots att de bildades i olika regioner i det tidiga solsystemet. Processen verkar vara okänslig för diskförhållanden och ger liknande planetesimalstorlekar oavsett om skivan är varm eller kall, tät eller fluffig," beskriver doktoranden Marielle Eduardo vid University of Victoria, som ledde studien om storleksfördelning.

Forskarna fann också färre av dessa mycket små kroppar än de förväntade sig baserat på vissa planetbildningsmodeller. Webb upptäckte 27 nya, anmärkningsvärt svaga TNO:er, en så svag att den motsvarar att stå på jorden och se en liten svärm eldflugor på månen. Den minsta de observerade har en diameter på cirka 5 kilometer vilket är ungefär fem gånger mindre än vad som är möjligt att upptäcka med de mest känsliga markbaserade teleskopen.

"Det är mycket intressant att processen med planetsimalbildning ger samma storleksfördelning för både kalla och heta populationer, trots att de bildades i olika regioner i det tidiga solsystemet. Processen verkar vara okänslig för diskförhållanden och ger liknande planetesimalstorlekar oavsett om skivan är varm eller kall tät, eller fluffig," beskriver doktoranden Marielle Eduardo vid University of Victoria, som ledde studien om storleksfördelning och som kan läsas här.

Här bildas ett massivt dubbelstjärnesystem.

 

Bild https://www.almaobservatory.org  Den inbäddade cirkeln visar en ALMAbildutdrag av 0,9 mm  bild av det centrala binära systemet IRAS 07299−1651 (som finns i riktning mot stjärnbilden stora hunden ca 5300 ljusår bort från oss) med de rekonstruerade banorna överlagrade. Den röd- och blåförskjutna väterekombinationslinjeemissionen följer rotationen av de joniserade cirkumstjärna skivorna runt de två bildande stjärnorna, medan pilarna visar riktningarna för de bipolära jetstrålarna. Bakgrund: Mellaninfraröd bild av regionen tagen med JWST (rött = F470N, grönt = F405N, blått = F360M). Källa: NASA, ESA, CSA, STScI, J. DePasquale (STScI), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Y. Zhang.

Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMAteleskopet i Chile) har astronomer  fångat en av de mest detaljerade tredimensionella vyerna hittills av ett massivt dubbelstjärnsystem medan det fortfarande håller på att bildas. Genom att följa rörelserna hos två unga, massiva stjärnor under nästan åtta år fann teamet att paret följer en mycket utsträckt bana och omges av starkt lutande gasskivor både i förhållande till varandra och till stjärnornas banor. Fyndet tyder på att de två stjärnorna inte bildades tillsammans från en enda roterande skiva av material, som ofta antas, utan istället bildades oberoende och senare kom samman i en nära gravitationskonfrontation vilket visar ett nytt inte tidigare upptäckt sätt för massiva dubbelstjärnsystem att bildas. Vanligt vis bildas dubbelstjärnorr i samma ackretionsskiva.

De flesta massiva stjärnor bildas i ett massivt gasmoln och minst 90 % tros existera i binära (dubbelstjärnor)  system. Dessa massiva dubbelstjärnor formar sin omgivning dramatiskt, genom supernovaexplosioner och produktion av tunga grundämnen. Men eftersom de flesta kända massiva dubbelstjärnor bara studeras långt efter att de har bildats har astronomer haft få tillfällen att fånga tiden då de bildas.

Ett internationellt team lett av Yichen Zhang från Shanghai Jiao Tong University fick möjlighet att  studera stjärnhopen IRAS 07299−1651. Ett system som innehåller två massiva protostjärnor, (stjärnor som fortfarande växer genom att dra till sig omgivande gas och damm genom sin gravitation). Teamet hade studerat detta system redan 2019, när ALMA-observationer först gav direkta dynamiska data av  paret. Vid den tiden verkade resultaten i stort sett förenliga med den vanliga bilden: två stjärnor som bildades tillsammans genom fragmenteringen i en stor gemensam ackretionsskiva. Men en detalj stämde inte riktigt: skivorna runt de två stjärnorna såg redan märkligt feljusterade ut. "Varje teleskopundersökning avslöjade en annan bild," beskriver Rubén Fedriani, medförfattare till studien. "Kombinationen av radio- och infraröda observationer ger den mest utsökta detaljrikedomen om bildandet av detta massiva protobinära system."

Det de fann överraskade dem. Istället för en prydlig, ungefär cirkulär bana följer stjärnorna en mycket excentrisk bana. Istället för att vara i linje, som man skulle förvänta sig om stjärnorna bildades i och av samma skiva lutar deras omgivande skivor i en skarp vinkel mot varandra och mot själva banan. "Det kändes som att lösa ett tredimensionellt pussel," beskriver Yao Wang, studiens förstaförfattare. "Varje ny observation lade till en ny del och till slut förenades dess bana, skivor och jetstrålar till en enda, sammanhängande bild."

Denna kaotiska arkitektur är svår att förklara om de två stjärnorna kom till tillsammans i samma skiva  i det scenariot skulle de förväntas ha liknande rörelser. Istället pekar bevisen på en annan ursprungshistoria: de två stjärnorna började troligen bildas separat, i sina egna individuella ackretionsskivor innan en slumpmässig närkontakt förde dem till deras nuvarande konfiguration medan de fortfarande var insvepta i sitt egna moln. I representativa omloppslösningar passerade stjärnorna närmast varandra bara cirka 60 år före observationerna, praktiskt taget ett ögonblick på kosmiska tidsskalor. De kompaktdiskar som ses idag verkar ha klarat mötet och behållit väldefinierade rotationsstrukturer.

"Denna studie visar att stjärnors tidiga liv kan vara ganska kaotiskt, med ett slumpmässigt möte som  resulterat till denna gravitationsdans och sdubbelstjärnsystem," beskriver Jonathan C. Tan, medförfattare till studien.

Det är fortfarande osäkert om de två stjärnorna kommer att förbli gravitationellt bundna till varandra för gott och deras nuvarande rörelse ligger nära gränsen mellan en bunden bana och en som så småningom kan falla isär och interaktioner med den omgivande gasen kan fortfarande påverka deras öde åt ena eller andra hållet. Framtida observationer kommer att hjälpa till att fastställa hur det blir.

Mer generellt öppnar studien ett nytt sätt att undersöka hur massiva dubbelstjärnor kom samman. Genom att tillämpa samma långsiktiga övervakningsmetod på andra unga massiva binära grupper hoppas astronomer få veta hur ofta närkontakt som denna snarare än en gemensam tillblivelse i en enda ackretionsskiva bygger de massiva binära system som ses över vintergatan. Denna artikel baseras på det ursprungliga pressmeddelandet från National AstronomicalObservatory of Japan (NAOJ), en ALMA-partner på uppdrag av Östasien.

Svarta hål med hårliknande materiautkast

 

Bild https://en.nagoya-u.ac.jp.

När två svarta hål kolliderar och smälter samman ringer det nybildade svarta hålet som en klocka av gravitationsvågor med specifika frekvenser som avtar över tid. Detta korta, avtagande vågmönster kallas ringdown och kan dölja vad som finns runt svarta hål.

Enligt Einsteins grundläggande regler för den enklaste typen av svarta hål beror ringdownvågor  på två saker: ett svart håls massa och hur snabbt det snurrar. Men tänk om svarta hål har oupptäckt materia omkring  sig. Om så är skulle denna materia också  påverka egenskaperna hos ringdownvågorna.  Ringdown kan därmed innehålla information om oupptäckt materia runt det svarta hålet. Inom teoretisk fysik kallas denna eventuella extra struktur ofta för “black hole hair.”

Forskare testar ännu om Einsteins allmänna relativitetsteori rätt beskriver svarta hål och vilka avvikelser som kan finnas i teorin.

Att hitta tecken på svarta håls hår är svårt eftersom olika typer av eventuellt oupptäckt materia eller ny fysik kan förändra ringdown på olika vis. Studien (som finns att läsa i länken nedan) ger forskarna en tydligare bild av vilka mönster man ska leta efter i framtida ringdown-data.

"Hårliknande strukturer  på svarta hål kan representera materia runt det svarta hålet eller avvikelser från den enklaste typen av svarta hål som förutsägs av allmän relativitetsteori. Eftersom de så kallade håren kan ändra ringdown-signalen något, kan detektering eller uteslutning av dessa förändringar ge oss ett nytt sätt att testa gravitationen i denna extrema region," beskriver huvudförfattaren Ariadna Uxue Palomino Ylla, doktorand vid Nagoya University’s Graduate School of Science. I beaktande ska även tas att ett svart hål förvränger rumtiden och därför böjer ljusets och gravitationsvågornas bana.

Om det finns dold materia eller ny fysik som påverkar gravitationen skulle effekterna vara mest uttalade precis där gravitationen är som starkast. Detta gör svarta hål till den bästa platsen att söka på efter dold materia eller okänd fysik. För att kontrollera hårteorin förlitade sig teamet på följande. Vilket vis ljus skulle kretsa runt ett svart hål motsvarar hur dess ringdownvågor beter sig, genom detta synsätt kan forskare  räkna ut det ena från det andra. De lade till en liten mängd dold materia till standardmodeller för svarta hål och använde Einsteins ekvationer för att beräkna hur den materian ändrar ringdown frekvens och fade-out-hastighet.

Forskarna testade denna metod på tre välkända teoretiska svarta hål. De utvidgade det också till rotation av svarta hål och studerade ljus som kretsar med rotationen av svarta hål och ljus som kretsar mot det.  Rotation gör beräkningarna mer komplexa eftersom ljus som cirklar vid det svarta hålets spinn skulle bete sig annorlunda än ljus som cirklar mot det. Sådant skulle också ändra ringdowns frekvens och fade-out-hastighet olika, beroende på rotationsriktningen. Det exakta mönstret beror på vilken typ av material som är inblandat. OBS ett svart hål kan rotera runt sin egen axel i nära ljusets hastighet 300000 km/sek

Istället för att studera varje möjlig typ av hårstruktur på svarta hål från grunden, ger den nya metoden forskare ett gemensamt sätt att förutsäga hur denna eventuella materia eller ny fysik kan förändra ett svart håls ringdown. Även om resultaten är tidiga uppskattningar hjälper denna forskningsmetod forskare att veta vad de ska leta efter om de någonsin upptäcker något märkligt i ett verkligt svarta håls signal. I framtiden kan detta tillvägagångssätt hjälpa forskare att använda dessa gravitationsvågor till att lära sig om ett svart håls storlek, rotation och eventuella svarta håls hårstrukturer.

Eventuellt kan det vara mörk materia inblandat. Ingen vet ännu vad detta är. För min del tvivlar jag på existensen av mörk materia. Men de som anser den finns (och det gör majoriteten av forskareliten) kan denna materia vara lösningen på det som de kallar okända materian de söker ovan Jag anser dock att ingen okänd materia är inblandad.

Studien nedan har författats av Ariadna Uxue Palomino Ylla, Kosuke Makino, Akane Tanaka, Akihiro Ishibashi och Chul-Moon Yoo, 2026 under titeln "Ringdown waves from hairy black holes"  i  Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.    

Den mest detaljerade tekniska analysen hittills av ett Galileo-teleskop

 

Bild wikipedia Målning av Justus Sustermans, från 1636 på Galileo Galilei som levde mellan  15 februari 1564 i Pisa i hertigdömet Florens, död 8 januari 1642.

Ett  historiskt  fynd av en forskare vid University of Limerick kan ge den mest detaljerade tekniska analysen av ett teleskop som bevisat tillverkats av den berömde astronomen och vetenskapsmannen Galileo Galilei.

Det är en tidigare okänd beskrivning från 1600-talet av ett fyrlinsigt teleskop tillskrivet Galileo som upptäckts av Dr José María Moreno Madrid, forskare vid UL:s School of History and Geography.

Dr Moreno Madrid gjorde upptäckten när han studerade ett manuskript från 1666 skrivet av en spansk dominikansk munk vid namn Ignacio Muñoz. I ett dokument med titeln De Tellescopiis Stellarum gav Muñoz beskrevs en  komponent-för-komponent beskrivning av ett fyrlinsteleskop som  'fabricatum a Galilaeo',( 'tillverkat av Galileo').

Bevarade historiska dokument placerar de första tillverkade fyrlinssteleskopen till omkring 1643–1645. Teleskopproduktionen i Europa var utbredd från 1640-talet och framåt.

I Annals of Science ger Dr Moreno Madrids forskning bevis som tyder på att inte bara experiment med det fyrlinsiga teleskopet skedde tidigare än vad man trott och dokumenterat utan att det kan tillskrivas ingen mindre än Galileo själv. 

"Om, som texten påstår i det hittade dokumentet det analyserade teleskopet verkligen tillverkades av Galileo, skulle de tidigaste kända experimenten med fyrlinsteleskop behöva skjutas tillbaka i tid till senast 1630 och tillskrivas honom. Dessutom skulle munken Muñoz dokument De Tellescopiis Stellarum bli den mest detaljerade tekniska analysen av ett teleskop som bevisligen tillverkats av Galileo och handla om ett fyrlinsteleskop snarare än den galileiska design som slutligen kom att bära hans namn," beskriver Dr Moreno Madrid. 

Enligt Muñoz manuskript överlämnades teleskopet till honom av Antonio Sebastián de Toledo Molina y Salazar, dåvarande vicekung av Nya Spanien och markis av Mancera, som en del av ett test av Muñoz vetenskapliga förmögenhet. Efter att ha blivit landsförvisad i portugisiska Indien för sin roll i ett försök att olagligt etablera en ny orden av dominikanbröder på Filippinerna dit han först rest från Spanien hade Muñoz skrivit till den spanske kungen Filip IV och lovat ett revolutionerande nautiskt förslag för att förbättra de hispaniska (spansktalade länder och folk) flottornas prestanda runt om i världen. I utbyte skulle monarken sponsra hans återkomst till sitt hemland via Manila Galleon med dess sedvanliga stopp i Nya Spanien (Mexiko och Centralamerika).

Vicekungen i Nya Spanien var misstänksam mot Muñoz vetenskapliga färdigheter och orolig för att han kunde lura kungen att finansiera sina resor så han beordrade honom att noggrant analysera instrumentet. Han fortsatte med att ge en detaljerad beskrivning av ett omvänt avsmalnande fyrlinsigt teleskop med ett uppställbart okular, med konvexa linser separerade med dubbla brännvidden. Avgörande är att manuskriptanteckningen även innehåller detaljerade diagram och ritningar av instrumentet.

Galileo hävdade enligt källor att han aldrig hade och aldrig skulle sälja några av sina teleskop. Och även om inget av de åtta teleskop som tillverkades under första halvan av 1600-talet och som har överlevt till idag entydigt kan hänföras honom (två teleskop finns på museet i Florens har krediterats honom, men denna källa accepteras inte allmänt), lämnade Galileo dessutom inga tekniska analyser av sina egna teleskop.

Enligt historiska källor gav Galileo ett stort och två mindre teleskop till Filip IV och hans hustru i ett försök att vinna gunst vid hovet och förbättra sina chanser att få den generösa belöning som erbjöds för att lösa det så kallade longitudproblemet som då kunde ge den som löste detta problem för sjöfarten en betydlig penningbelöning. 

Dr Moreno Madrid föreslår att det fyrlinsteleskop som beskrivs i Muñoz manuskript om det faktiskt tillverkades av Galileo, kan ha hamnat i markisen de Manceras händer som en gåva från den spanska kungafamiljen och som erkännande för hans diplomatiska och politiska framgångar för hovet i Madrid.

Då  teleskopet inte nämns ytterligare i markis de Manceras korrespondens med det spanska hovet, presenterar detta enda dokument bevis som kan förändra vår förståelse av tidiga moderna teleskops historia och då särskilt av Galileos.

Dr Moreno Madrid sade: "Jag tror att den entydiga tillskrivningen av teleskopet i manuskriptet, tillsammans med dokumentbevisen för att tre teleskop tillverkade av Galileo vars optiska konfiguration fortfarande är ospecificerad  kan ha varit tillgängliga för Mancera genom hans kontakter vid det spanska hovet åtminstone inbjuder det till övervägande av denna möjlighet."

Nu hoppas Dr Moreno Madrid att hans forskning ska utgöra grunden för vidare utforskning och upptäckt: "Det är att hoppas att nya dokumentära eller materiella bevis snart kommer att framstå för att bekräfta teleskopets attribution och ytterligare förbättra vår förståelse av det."

Nu är BepiColombo på väg till Merkurius

 

Bild BepiColombos logga.

BepiColombo kommer att bli det andra och mest komplexa uppdraget någonsin som  kretsar runt Merkurius. Planeten som är svårare att nå än Saturnus Det är en ökenvärld och den minst utforskade planeten i det inre av solsystemet. Att lära sig mer om Merkurius kommer att kasta ljus över hela solsystemets historia.

Fylld med vetenskapliga instrument kommer uppdraget innebära att försöka besvara många olösta frågor om Merkurius. Såsom: Varför finns det is i polarkratrarna på den heta planeten? Varför har Merkurius ett magnetfält? Vad är de mystiska håligheterna på ytan?

Schema;

Uppskjutning: 20 oktober 2018 med en Ariane 5-raket från Europas rymdhamn

Status nu: I drift; på väg till Merkurius

Förbiflygningar av Merkurius : 1 okt 2021, 23 juni 2022, 19 juni 2023, 4 sept 2024, 1 dec 2024, 8 jan 2025

Ankomst till Merkurius bana.  December 2026

Början av rutinmässiga vetenskapliga operationer vid Merkurius April 2027

Så matar svarta hål sig själva

 

Bild wikipedia på den elliptiska galaxen NGC 4696 maged by Legacy Surveys. 

Ett internationellt forskarteam där en astronom från University of Michigan ingick avslöjade hur ett svart hål lyckades dra åt sig materia och gas och växa samtidigt som det slungar ut materia och gas i galaxen.

"Vi har nyligen hittat detta fotografiska bevis på hur svarta hål får sitt bränsle och hur de får detta material att även växa i storlek," beskriver Hyunseop "Joseph" Choi, postdoktoral forskare vid University of Michigans institution för astronomi. Forskningen bakom upptäckten leddes från University of Montreal och möjliggjordes med hjälp av världens mest kraftfulla rymdteleskop, JWST (James Webb teleskopet). Studien var ett NASA-uppdrag utvecklat i samarbete med Canadian Space Agency och Europeiska rymdorganisationen (ESA). Upptäckten gjordes då man undersökte en galax vid namn NGC 4696 där ett supermassivt svart hål finns i centrum.

"Vi ser här för första gången hur gas faller tillbaka in i ett svart hål" beskriver Choi som började arbeta med detta projekt som postdoktoral forskare i Montreal innan han började på University of Michigan.

Nästan varje massiv galax i universum har ett supermassivt svart hål i sin kärna som är miljoner eller till och med miljarder gånger mer massiva än vår  sol. När dessa svarta hål aktivt drar in omgivande material fungerar de som kosmiska motorer. De släpper loss kraftfulla jetstrålar och energivindar utåt som kan forma hela galaxen runt dem, bromsa tillblivelsen av nya stjärnor och påverka hur galaxen växer över tid.

Astronomer kallar dessa typer av svarta hål aktiva galaxkärnor, (eller AGN). "Det JWST avslöjar är att svarta hål kan vara de ultimata kosmiska återvinnarna," beskriver Julie Hlavacek-Larrondo, professor vid University of Montreal och huvudförfattare till teamets studie publicerad i The Astrophysical Journal Letters (se nedan).

"Det svarta hålet frigör enorma mängder energi som värmer omgivningen, men samma gas kan senare kylas ner till tunna filament som faller tillbaka inåt och återigen matar det svarta hålet. Vi ser nu denna självförsörjande cykel i praktiken."

För att testa om denna förklaring håller undersökte  teamet teorin genom datorsimuleringar av systemet. Den simulerade gasen betedde sig på ett sätt som nära matchade vad JWST observerade vilket gav starkt och oberoende stöd till den föreslagna teorin och upptäckten.

"Det är spännande att JWST-observationer nu gör det möjligt för oss att direkt testa och begränsa våra datasimuleringar av svarta håls matning genom att jämföra dem med vad vi ser runt ett verkligt svart hål," beskriver Minghao Guo, doktorand vid Princeton University och medförfattare till studien och var den som ledde datasimuleringarna i studien.

En liknande struktur hade tidigare observerats i en annan galax, NGC 1275  i Perseus-hopen, med hjälp av ALMA-observatoriet i Chile. De nya resultatet i NGC 4696 tyder på att denna återvinningsmekanism kan vara vanlig i galaxerna i universum.

"Vi har bara hittat ett säkert exempel vi hoppas kunna använda JWST inom en snar framtid igen för att se om vi kan fånga den här typen av bild från andra svarta hål," beskriver Choi. "Jag ser mycket fram emot vad våra framtida JWST-program kan avslöja om hur svarta hål matar sig själva."

Studien kan läsas här i The astrophysical journal letters .