RW Space

Новые изображения самой фотогеничной темной ямы во Вселенной дают представление о загадочном поведении черной дыры.

Впервые мы видим источник колоссальной струи плазмы, вырывающейся в космос. от края сверхмассивной черной дыры М87*. Кроме того, мы впервые увидели тень черной дыры и ее струи вместе на одном изображении, и это должно помочь астрономам понять, как генерируются эти гигантские потоки плазмы.

» Мы знаем, что струи выбрасываются из области, окружающей черные дыры, — говорит астроном Ру-Сен Лу 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 за происхождение джета как можно ближе к черной дыре.»

Черные дыры, как мы все знаем, славятся тем, что не излучают все, что мы можем обнаружить. Они настолько плотны, что пространство-время деформируется в замкнутую сферу вокруг них, так что никакая скорость во Вселенной не достаточна для достижения космической скорости. Но пространство сразу за границей этого шара — то, что мы называем горизонтом событий — это другое дело.

Это область крайностей, где безраздельно правит гравитация. Любой материал поблизости попадает в его ловушку, закручиваясь в диск материала, который льется на черную дыру, как вода в канализацию. Трение и гравитация нагревают этот материал, заставляя его светиться; это то, что мы видели на ныне известном изображении M87*, впервые опубликованном в 2019 году на основе данных, собранных в 2017 году коллаборацией Event Horizon Telescope (EHT).

Но не весь материал неизбежно выходит за рамки горизонт событий. Некоторые из них скользят по краю, прежде чем вылететь в космос из полярных регионов черной дыры, образуя джеты, которые могут двигаться со скоростью, составляющей значительную часть скорости света, и пробивать огромные расстояния в межзвездное пространство.

Астрономы считают, что это так. материал отклоняется от внутреннего края диска вдоль силовых линий магнитного поля за пределы горизонта событий. Эти силовые линии магнитного поля ускоряют частицы, так что, когда они достигают полюсов, они с огромной скоростью вылетают в космос.

Это широкие штрихи; конкретику определить сложнее. Мы знаем, что M87* имеет джет, длина которого в радиоволнах достигает 100 000 световых лет, что примерно равно диаметру нашей собственной галактики. Итак, в 2018 году астрономы использовали мощные радиотелескопы, объединенные в глобальную миллиметровую РСДБ-решетку (GMVA), чтобы посмотреть, смогут ли они детально зафиксировать область, из которой стартуют джеты. Он собирал данные на более длинных волнах, чем EHT, и давал другую информацию.

«М87 наблюдали в течение многих десятилетий, и 100 лет назад мы знали, что джет находится там, но не могли поместить его в контексте», — говорит Лу. «Благодаря GMVA, включая основные инструменты в NRAO и GBO, мы наблюдаем на более низкой частоте, поэтому мы видим больше деталей — и теперь мы знаем, что нужно увидеть больше деталей».

Галактика M87 расположена на расстоянии около 55 миллионов световых лет от нас и содержит сверхмассивную черную дыру, масса которой примерно в 6,5 миллиардов раз превышает массу Солнца. Она активно аккрецирует вещество с диска вокруг это. Изображение, полученное EHT, впервые показало тень этой черной дыры — темную область посреди светящегося кольца материала, искаженную гравитационным искривлением пространства-времени.

The Новое изображение показывает более широкую область пространства, чем изображение EHT. Это показывает, что протяженность плазмы вокруг M87* намного больше, чем мы видим на EHT-изображении, в дополнение к источнику струи.

«Исходное EHT-изображение выявило только часть аккреции. диск, окружающий центр черной дыры. Изменяя наблюдаемые длины волн с 1,3 мм до 3,5 мм, мы можем видеть больше аккреционного диска, а теперь и джета одновременно», — говорит астроном Тони Минтер из Национального радиоастрономии. Обсерватория. «Это показало, что кольцо вокруг черной дыры на 50 процентов больше, чем мы считали ранее».

Новое изображение также дало новую информацию о том, как струя запускается из области пространства вокруг черной дыры. подтверждая, что силовые линии магнитного поля действительно играют решающую роль в уносе материала для запуска в виде струй.

Но они действуют не в одиночку. От самого диска исходит мощный ветер, питаемый радиационным давлением. Этот ветер, как видно из изображения, способствует созданию джета M87.

Это довольно значительный прорыв в науке о черных дырах, но исследователи еще не закончили. Во всем радиодиапазоне можно увидеть гораздо больше, и M87* доказала, что может это сделать.

«Мы планируем наблюдать за областью вокруг черной дыры в центре M87 на разных радиоволнах, чтобы продолжить изучение излучения джета», — говорит астроном Эдуардо Рос из Института радиоастрономии Макса Планка в Германии. «Ближайшие годы будут захватывающими, так как мы сможем узнать больше о том, что происходит вблизи одного из самых загадочных регионов Вселенной».

Исследование опубликовано в Nature эм>.