تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، که از زمان راه‌اندازی در سال ۲۰۲۱ به یکی از قدرتمندترین ابزارهای نجومی جهان تبدیل شده، بار دیگر با ثبت تصویری بی‌نظیر از لحظه فوران ذرات از سیاه‌چاله M87*، توجه اخترشناسان را به خود جلب کرده است. این تصویر، که توسط تیمی به سرپرستی یان رودر از مؤسسه اخترفیزیک اندلس (IAA-CSIC) گرفته شده، واضح‌ترین نمای ثبت‌شده از فواره‌های پلاسمایی عظیم این سیاه‌چاله کلان‌جرم است. M87*، واقع در مرکز کهکشان Messier 87 (M87) و در فاصله حدود ۵۵ میلیون سال نوری از زمین، نه تنها به دلیل جرم عظیم ۶.۵ میلیارد برابر خورشید، بلکه به خاطر فوران‌های قدرتمندش که هزاران سال نوری طول می‌کشند، یکی از جذاب‌ترین اهداف نجومی است. این کشف، که در نشریه Astrophysical Journal Letters منتشر شده، نه تنها جزئیات جدیدی از مکانیسم‌های فوران‌های جت (jets) را آشکار می‌کند، بلکه به درک بهتر فرآیندهای انرژی‌زایی در هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) کمک می‌نماید و می‌تواند کلیدهایی برای رمزگشایی از چگونگی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها ارائه دهد.
تصویر جدید JWST، که با استفاده از دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam) در چهار باند نوری مختلف (۲.۰، ۳.۰، ۴.۴، و ۴.۸ میکرومتر) گرفته شده، فواره‌های جت را به صورت نواری درخشان و صورتی‌رنگ نشان می‌دهد. این نوارها، که از مواد پرسرعت (نزدیک به سرعت نور) تشکیل شده‌اند، به عنوان فرانوری خفیف (mildly relativistic) توصیف می‌شوند و از قطب‌های سیاه‌چاله به بیرون پرتاب می‌شوند. رودر و تیمش برای دستیابی به این وضوح، از تکنیک‌های پیشرفته‌ای مانند تفکیک ستارگان و غبار کیهانی استفاده کردند؛ ابتدا تصاویر خام را با حذف نور ستاره‌های پیش‌زمینه و غبارهای کیهانی تمیز کردند، سپس با الگوریتم‌های پردازش تصویر، جزئیات فواره را برجسته نمودند. نتیجه، تصویری است که نه تنها ساختار جت را با دقت بی‌سابقه نشان می‌دهد، بلکه نواحی درخشان‌تر را به عنوان مناطقی با سرعت‌های بالاتر برجسته می‌کند – جایی که ذرات پلاسمایی با انرژی عظیم، میدان‌های مغناطیسی را فشرده کرده و فوران‌های رادیویی قدرتمند تولید می‌کنند. این فواره‌ها، که می‌توانند انرژی معادل میلیون‌ها خورشید را در ثانیه‌ای حمل کنند، رازی از منابع انرژی کیهانی هستند و ممکن است کلید فهم چگونگی توزیع انرژی در مقیاس کهکشانی باشند.
کهکشان M87، یک کهکشان بیضی‌شکل غول‌پیکر با قطر ۱۲۰,۰۰۰ سال نوری، از سال‌ها پیش هدف اصلی رصدهای نجومی بوده و سیاه‌چاله مرکزی آن، M87*، در سال ۲۰۱۹ توسط تلسکوپ افق رویداد (Event Horizon Telescope) به عنوان اولین تصویر واقعی از یک سیاه‌چاله ثبت شد – تصویری که حلقه درخشان اطراف سایه سیاه‌چاله را نشان داد. اما JWST با توانایی‌اش در رصد فروسرخ، لایه‌های پنهان‌تری را آشکار می‌کند؛ فوران‌های جت M87*، که از مواد یونیزه‌شده (پلاسما) تشکیل شده و با سرعت ۹۹.۵% سرعت نور حرکت می‌کنند، هزاران سال نوری را طی کرده و کهکشان‌های مجاور را تحت تأثیر قرار می‌دهند. رودر توضیح می‌دهد که این تصاویر، که با نوردهی طولانی (هر تصویر حدود ۴۰ دقیقه) گرفته شده، نه تنها سرعت و ساختار جت را نشان می‌دهند، بلکه شواهدی از تعامل جت با گازهای کیهانی را ارائه می‌کنند – فرآیندی که می‌تواند به تشکیل ستارگان جدید یا حتی سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر منجر شود. این کشف، که بخشی از برنامه رصد عمومی JWST است، بر توانایی این تلسکوپ در نفوذ به لایه‌های پنهان کیهان تأکید می‌کند و می‌تواند به مدل‌های نظری درباره موتورهای جت AGN (هسته‌های فعال کهکشانی) کمک کند، جایی که انرژی از چرخش سیاه‌چاله و مارپیچ مغناطیسی استخراج می‌شود.
اهمیت این تصویر فراتر از زیبایی‌شناسی است؛ M87*، با جرم ۶.۵ میلیارد برابر خورشید، نمونه‌ای ایدئال برای مطالعه فوران‌های relativistic است، که می‌توانند انرژی را از سیاه‌چاله به فواصل دور منتقل کنند و بر تکامل کهکشانی تأثیر بگذارند. رودر و همکارانش با حذف نور ستاره‌های پس‌زمینه (که در تصاویر فروسرخ پرنور هستند) و غبار کیهانی، توانستند فواره را با وضوحی ثبت کنند که قبلاً غیرممکن بود – نواحی صورتی‌رنگ نشان‌دهنده پلاسمای داغ و ذرات پرسرعت هستند، در حالی که بخش‌های تیره‌تر ممکن است به مواد سردتر یا تعامل با محیط اشاره کنند. این رصد، که با فیلترهای NIRCam (نزدیک فروسرخ) انجام شد، نه تنها سرعت جت (نزدیک به c) را تأیید می‌کند، بلکه شواهدی از تزریق انرژی به حباب‌های رادیویی ارائه می‌دهد، که می‌تواند توضیح دهد چرا M87 یکی از درخشان‌ترین منابع رادیویی در آسمان است. در مقایسه با تصاویر EHT (۲۰۱۹)، که سایه سیاه‌چاله را نشان داد، JWST لایه‌های پویایی جت را آشکار می‌کند و به درک بهتر چگونگی “تغذیه” سیاه‌چاله‌ها از مواد اطراف کمک می‌نماید – فرآیندی که ممکن است کلید حل معمای انرژی کیهانی باشد.
این کشف، که بخشی از تلاش‌های مداوم برای رمزگشایی از M87 است، می‌تواند به مدل‌های نظری درباره فوران‌های جت در AGNها کمک کند و حتی به جست‌وجوی حیات فرازمینی در سیگنال‌های رادیویی مرتبط باشد. رودر تأکید می‌کند که JWST، با توانایی نفوذ به غبار و رصد در طول موج‌های فروسرخ، ابزار ایدئالی برای این مطالعات است و آینده‌ای روشن برای اکتشافات کیهانی نوید می‌دهد. در نهایت، تصویر فوران M87* نه تنها یک شاهکار نجومی است، بلکه یادآوری از پیچیدگی‌های کیهان و قدرت فناوری برای آشکارسازی اسرار آن به شمار می‌رود.
