James Webb-teleskopet ser inn i blekksprutgalaksens støvslør – dette fant det i kjernen

En skinnende spiralgalakse, gjennomskåret av dramatiske støvbånd og glitrende områder med stjernedannelse, er mer enn bare et vakkert syn.

Den såkalte Blekksprutgalaksen, formelt kjent som M77 eller NGC 1068, regnes som en slags «prototyp» for galakser med en aktiv kjerne. I sentrum ligger et supermassivt svart hull som trekker til seg enorme mengder materiale.

Galaksen ligger relativt nær Melkeveien, rundt 35 millioner lysår unna. Den er dessuten lyssterk og vender «bredsiden» mot oss, noe som gjør den til et godt laboratorium for å forstå de kraftige prosessene som foregår i en aktiv galaktisk kjerne.

Utfordringen er at Blekksprutgalaksen er svært støvrik, og det gjelder spesielt i sentrum. Det gjør det vanskelig å se direkte inn til området der de mest energirike prosessene foregår.

Her kommer James Webb Space Telescope inn. Teleskopet er bygget for å observere universet i infrarødt lys, som i langt mindre grad blokkeres og spres av støv enn kortere bølgelengder som synlig lys og ultrafiolett.

Med nye observasjoner i nærinfrarødt fra NIRCam og i midtinfrarødt fra MIRI har James Webb-teleskopet avdekket strukturer i Blekksprutgalaksen som ikke kan sees i optiske bilder, og som heller ikke trer tydelig frem i ultrafiolett eller radiobølger.

Blant funnene er en tydelig «stavstruktur» av stjerner, gass og støv som strekker seg på tvers av sentrum i spiralgalaksen. Denne typen struktur er kjent fra såkalte stavspiralgalakser, men i dette tilfellet har den vært vanskelig å påvise i synlig lys.

Bildene skjærer også gjennom store mengder støv og gir et klarere innblikk i området rundt galaksens kjerne. Massen i det innerste området antas å tilsvare rundt 13 millioner solmasser, men det er ikke helt avklart i hvilken form denne massen opptrer.

Det finnes nyere indikasjoner på at det ikke nødvendigvis bare er ett supermassivt svart hull i sentrum, men muligens to. I så fall kan de være bundet sammen i et tett, binært omløp rundt hverandre.

James Webb-teleskopet vil trolig ikke kunne avgjøre dette ved å «fotografere» to separate objekter direkte. Dersom avstanden mellom dem bare er rundt 0,1 parsec, vil de være for tett på hverandre til å kunne skilles fra hverandre på titalls millioner lysårs avstand, selv med teleskopets svært høye oppløsning.

Teleskopet kan likevel gi viktige ledetråder ved å kartlegge hvordan støv og gass beveger seg nær kjernen. Slike bevegelser kan fortelle mer om hva som driver aktiviteten, og om det kan være ett eller flere sorte hull som påvirker omgivelsene.

I bildene fra James Webb-teleskopet sees også spredte, sterkt lysende områder som fremstår rødaktige. Dette er lommer med stjernedannelse, skapt i gass og støv langs galaksens spiralarmene.

Stjerner begynner å dannes når en sky av gass blir tett nok til å kollapse under sin egen tyngdekraft. I de nye observasjonene kan man blant annet se en lys ring av stjernedannelse rundt galaksens sentrum, med en diameter på noen tusen lysår.

En slik struktur kalles ofte en «starburst-ring», og den har lenge vært studert i Blekksprutgalaksen. Astronomer mener ringen kan oppstå som en naturlig konsekvens av galaksens oppbygning, der gravitasjonen konsentrerer gass i et bestemt område og dermed øker tempoet på stjernedannelsen.

Flere andre områder med stjernedannelse er også fordelt langs spiralarmene, noe som peker mot et svært dynamisk miljø i galaksen.

Det skjer imidlertid mer enn bare stjernedannelse. I 2022 ble det rapportert at forskere hadde sporet et høyenergetisk nøytrino direkte tilbake til hjertet av Blekksprutgalaksen. Nøytrinoer, ofte omtalt som «spøkelsespartikler», er notorisk vanskelige å oppdage og knytte til konkrete kilder.

Den aktive galaktiske kjernen anslås å «spise» materiale i et tempo som tilsvarer rundt 0,23 solmasser per år. Når gass og støv virvler innover i et ekstremt gravitasjonsfelt, oppstår kraftig friksjon og oppvarming som frigjør enorme mengder energi.

Høyenergetiske nøytrinoer dannes i svært ekstreme og energirike hendelser. Studien fra 2022 antyder at Blekksprutgalaksen kan fungere som en enorm naturlig partikkelakselerator. Hvis det stemmer, vil den være blant et fåtall identifiserte slike kilder utenfor Melkeveien.

Ved å undersøke objekter i lys som avdekker detaljer vi ellers ikke ville sett, kan James Webb-teleskopet bidra til å svare på noen av de mest fascinerende spørsmålene om hvordan aktive galaksekjerner fungerer og hvordan de påvirker galaksene rundt seg.