Пн. Июн 24th, 2024

Представлено первое прямое изображение черной дыры, испускающей мощную струю

На этом изображении впервые показаны вместе джет и тень черной дыры в центре галактики M87. Наблюдения были получены с помощью нескольких телескопов, расположенных в разных уголках Земли.

первое прямое изображение черной дыры, испускающей мощную струю

Впервые астрономы наблюдали на одном изображении тень черной дыры в центре галактики Мессье 87 (М87) и выброшенный из нее мощный джет. Наблюдения проводились в 2018 году с помощью телескопов Глобальной миллиметровой РСДБ-решетки (GMVA), Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA), партнером которой является ESO, и Гренландского телескопа (GLT). Благодаря этому новому изображению астрономы могут лучше понять, как черные дыры способны создавать такие мощные струи.

В центре большинства галактик находится сверхмассивная черная дыра. Хотя известно, что черные дыры поглощают материю в непосредственной близости от них, они также могут выпускать мощные струи материи, выходящие за пределы галактик, в которых они живут. Понимание того, как черные дыры создают такие огромные струи, было давней проблемой в астрономии.

«Мы знаем, что струи выбрасываются из области, окружающей черные дыры, — говорит Ру-Сен Лу (Ru-Sen Lu) из Шанхайской астрономической обсерватории в Китае, — но мы до сих пор не до конца понимаем, как это происходит на самом деле. Чтобы изучить это напрямую, нам нужно наблюдать происхождение джета как можно ближе к самой черной дыре».

Новое изображение, опубликованное 26 апреля 2023 года, впервые показывает именно это: как основание джета соединяется с веществом, вращающимся вокруг сверхмассивной черной дыры.

Все происходит в галактике M87, расположенной в 55 миллионах световых лет от нас и являющейся домом для черной дыры, в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. Предыдущие наблюдения позволили отдельно отобразить область, близкую к черной дыре и джету, но это первый снимок, когда обе особенности наблюдались вместе.

«Это новое изображение дополняет картину, показывая область вокруг черной дыры и джета одновременно», — добавляет Дже-Янг Ким (Jae-Young Kim) из Национального университета Кёнпук в Южной Корее и Института радиоастрономии Макса Планка в Германии.

Изображение было получено с помощью GMVA, ALMA и GLT, образующих сеть радиотелескопов по всему миру, работающих вместе как огромный виртуальный телескоп. Такая большая сеть может различить очень мелкие детали вокруг черной дыры M87.

Новое изображение показывает струю, возникающую рядом с черной дырой, а также то, что ученые называют тенью черной дыры. Когда материя вращается вокруг черной дыры, она нагревается и излучает свет. Черная дыра изгибается и захватывает часть этого света, создавая кольцеобразную структуру вокруг черной дыры – так это выглядит с Земли. Тьма в центре кольца — это тень черной дыры, впервые добытая Телескопом Горизонта Событий (EHT) в 2017 году. И это новое изображение, и изображение EHT объединяют данные, полученные несколькими радиотелескопами по всему миру, но новое изображение показывает радиоизлучение, излучаемое с большей длиной волны, чем EHT: 3,5 мм вместо 1,3 мм.

«На этой длине волны мы можем видеть, как джет выходит из эмиссионного кольца вокруг центральной сверхмассивной черной дыры», — говорит Томас Кричбаум (Thomas Krichbaum) из Института радиоастрономии Макса Планка.

Размер кольца, наблюдаемого сетью GMVA, примерно на 50% больше по сравнению с изображением, полученным телескопом Event Horizon. «Чтобы понять физическое происхождение более крупного и толстого кольца, нам пришлось использовать компьютерное моделирование для проверки различных сценариев», — объясняет Кейичи Асада (Keiichi Asada) из Академии Синика на Тайване. Результаты показывают, что новое изображение демонстрирует больше материи, которая падает в черную дыру, чем то, что можно было бы наблюдать с помощью EHT.

Эти новые наблюдения черной дыры M87 были проведены в 2018 году с помощью GMVA, состоящего из 14 радиотелескопов в Европе и Северной Америке. Кроме того, к GMVA были подключены два других объекта: Гренландский телескоп и ALMA, партнером которых является ESO. ALMA состоит из 66 антенн в чилийской пустыне Атакама и сыграла ключевую роль в этих наблюдениях.

Данные, собранные этими телескопами по всему миру, объединяются с помощью метода, называемого интерферометрией, который синхронизирует сигналы, принимаемые каждым отдельным объектом. Но чтобы правильно зафиксировать фактическую форму астрономического объекта, важно, чтобы телескопы были разбросаны по всей Земле. Телескопы GMVA в основном ориентированы с востока на запад, поэтому добавление ALMA в южном полушарии оказалось необходимым для получения этого изображения джета и тени черной дыры M87.

«Благодаря местоположению и чувствительности ALMA мы смогли выявить тень черной дыры и одновременно увидеть более глубокое излучение джета», — объясняет Лу.

Будущие наблюдения с помощью этой сети телескопов продолжат разгадывать, как сверхмассивные черные дыры могут запускать мощные джеты.

Источник: Nature: «A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet» (doi: 10.1038/s41586-023-05843-w)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *