Кольцо вокруг черной дыры галактики M87 со временем колеблется | Журнал интересных вещей

Кольцо вокруг черной дыры галактики M87 со временем колеблется

Команда Event Horizon Telescope изучает поведение огромной черной дыры за последнее десятилетие.

Кольцо вокруг черной дыры галактики M87 со временем колеблется

Снимок черной дыры M87 *

Первая черная дыра, снимок которой удалось получить, раскрывает еще больше своих секретов.

В апреле 2019 года ученые из проекта Event Horizon Telescope (EHT) обнародовали историческую фотографию M87 * , сверхмассивной черной дыры, скрывающейся в сердце галактики M87, которая находится примерно в 53 миллионах световых лет от нашего Млечного Пути.

Это потрясающее изображение показывает силуэт M87 *, масса которого примерно равна массе 6,5 миллиардов солнц. (Невозможно сфотографировать внутреннюю часть черной дыры снаружи; эти любопытные космические существа поглощают все, даже свет, который пересекает точку невозврата, известную как горизонт событий).

Тень окружает яркое кольцо излучения, испускаемого быстро движущимся перегретым газом, который кружится и падает в пасть M87 *. Кольцо в "нижней" половине намного ярче, что придает ему вид полумесяца.

Этот знаковый снимок M87 * представляет собой снимок черной дыры в том виде, в каком ее видел EHT в течение одной недели в апреле 2017 года. В новом исследовании команда EHT возвращается в прошлое, собирая ключевые идеи о поведении и внешнем виде M87 * до десяти лет назад.

EHT функционирует как радиотелескоп размером с Землю, объединяя данные с антенн со всего земного шара. Проект достиг своей зрелости в 2017 году, и в апреле M87 * наблюдали восемь телескопов в шести разных географических точках. Но команда EHT изучала чудовищную черную дыру раньше, когда телескоп все еще набирал полную мощность.

Новое исследование рассматривает эти старые данные — в частности, наблюдения с 2009 по 2012 год, когда у EHT были инструменты на трех участках, и на 2013 год, когда проект расширился до четырех регионов. Эта ранняя информация была слишком скудной для создания изображения, но в новом исследовании ученые смогли вывести ключевые особенности M87 * и его окружения с помощью методов статистического моделирования. 

Кольцо вокруг черной дыры галактики M87 со временем колеблется

Данные за десятилетие

Например, исследовательская группа обнаружила, что размер силуэта M87 * оставался неизменным на протяжении последнего десятилетия и все еще согласуется с общей теорией относительности Альберта Эйнштейна для черной дыры гигантской массы.

"В этом исследовании мы показываем, что общая морфология или наличие асимметричного кольца, скорее всего, сохраняется в течение нескольких лет", — говорится в заявлении соавтора Кадзу Акияма, ученого из Обсерватории Haystack Массачусетского технологического института. 

"Это важное подтверждение теоретических ожиданий, так как постоянство на протяжении нескольких эпох наблюдений дает нам больше, чем когда-либо, уверенность в природе M87 * и происхождении тени", — сказал Акияма.

Но не все осталось прежним. Действительно, новый анализ, который был опубликован сегодня в Интернете в The Astrophysical Journal, показал, что яркое кольцо, опоясывающее M87 *, со временем значительно колеблется — результат, который удивил команду EHT.

"На самом деле, мы видим здесь довольно много изменений, и не все теоретические модели аккреции [материала в черную дыру] допускают такое сильное колебание", — говорит ведущий автор Мацик Вильгус, астроном из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики. "Это означает, что мы можем начать исключать некоторые модели, основанные на наблюдаемой динамике источника".

По словам членов исследовательской группы, новые результаты дают астрономам беспрецедентный взгляд на динамику черной дыры, который позволит ученым проверить общую теорию относительности, как никогда раньше.

"Эти ранние эксперименты с EHT предоставляют нам сокровищницу долгосрочных наблюдений, с которыми нынешняя EHT, даже с ее замечательными возможностями визуализации, не может сравниться", — сказал директор-основатель EHT Шеперд Доулман, который работает в Гарвардском университете и Гарвардском и Смитсоновском центре. Астрофизика, говорится в том же заявлении.

"Когда мы впервые измерили размер M87 * в 2009 году, мы не могли предвидеть, что это даст нам первое представление о динамике черной дыры", — сказал Доулман. "Если вы хотите увидеть, как черная дыра эволюционирует в течение десятилетия, ничто не заменит данные за десятилетие".

Сезон наблюдений EHT 2020 года был отменен, поскольку несколько участвующих телескопов были закрыты из-за опасений по поводу пандемии коронавируса. Но в 2021 году команда планирует оправиться с помощью усиленной системы, состоящей из 11 телескопов. 

И всегда есть больше информации для анализа, включая данные, собранные в течение сезона 2018 года. (Как вы, возможно, догадались, на интеграцию, обработку и интерпретацию наблюдений из различных осциллографов уходит довольно много времени).