Первое изображение Чёрной дыры – астрономы изучили галактику, в которой она расположена

10 апреля 2019 года телескоп Event Horizon Telescope (EHT) представил первое в мире изображение горизонта событий черной дыры — области, за которой свет не может избежать огромной гравитации черной дыры. Эта гигантская черная дыра с массой 6,5 млрд. солнц расположена в эллиптической галактике Мессье 87 (M87), которую уже в новом исследовании подробно изучила группа астрономов.

Это изображение с космического телескопа «Спитцер» показывает всю галактику M87 в инфракрасном свете. EHT-изображение, напротив, опиралось на свет в радиоволнах и показывало тень черной дыры на фоне высокоэнергетического материала вокруг него.

Расположенный на расстоянии около 55 миллионов световых лет от Земли, M87 уже более 100 лет является объектом астрономических исследований и изучался с помощью многих обсерваторий НАСА, включая космический телескоп Хаббла, рентгеновскую обсерваторию Чандра и NuSTAR. В 1918 году астроном Хибер Кертис впервые заметил «любопытный прямой луч», выходящий из центра галактики. Эта яркая струя высокоэнергетического материала, образованная диском материала, быстро вращающимся вокруг черной дыры, была видна на нескольких длинах волн света, от радиоволн до рентгеновских лучей. Когда частицы в струе воздействуют на межзвездную среду (разреженный материал, заполняющий пространство между звездами в M87), они создают ударную волну, излучающую инфракрасные и радиоволны света, но не видимого света. На изображении» Спитцер» ударная волна более заметна, чем сама струя.

Более яркая струя, расположенная справа от центра галактики, движется почти прямо к Земле. Его яркость усиливается из-за его высокой скорости в нашем направлении. Кроме того, яркость растет из того, что ученые называют «релятивистскими эффектами», когда материал в струе движется со скоростью, близкой к скорости света. Траектория струи немного смещена относительно нашей прямой видимости относительно галактики, поэтому мы все еще можем видеть часть длины струи. Ударная волна начинается вокруг точки, где струя, по всей видимости, изгибается вниз, выделяя области, где быстро движущиеся частицы сталкиваются с газом в галактике и замедляются.

Напротив, вторая струя удаляется от нас так быстро, что релятивистские эффекты делают ее невидимой на всех длинах волн. Но ударную волну, которую он создает в межзвездной среде, все еще можно увидеть здесь.

Расположенная на левой стороне центра галактики, ударная волна выглядит как перевернутая буква «С». Хотя лепесток не виден на оптических изображениях, он также может быть виден на радиоволнах, как на этом изображении из очень большой матрицы Национальной радиоастрономической обсерватории.

Комбинируя наблюдения в инфракрасном диапазоне, радиоволнах, видимом свете, рентгеновских лучах и чрезвычайно энергичных гамма-лучах, ученые могут изучать физику этих мощных струй. Ученые все еще стремятся к твердому теоретическому пониманию того, как газ, втягиваемый в черные дыры, создает истекающие струи.

Инфракрасный свет на длинах волн 3,6 и 4,5 микрон отображается в синем и зеленом цветах, показывая распределение звезд, в то время как пылевые объекты, которые ярко светятся в 8,0 микрон, отображаются красным. Изображение было получено во время первоначальной «холодной» миссии «Спитцер».