Помните первую фотографию черной дыры, опубликованную в 2017 году? Это был прорыв: сверхмассивная черная дыра M87* в центре галактики Virgo A (M87) впервые предстала перед человечеством в виде светящегося кольца. Снимок, созданный коллаборацией Event Horizon Telescope (EHT) на основе данных 2017 года, стал сенсацией. Теперь ученые EHT представили новые данные за 2018 год, раскрыв динамические изменения в окрестностях этой загадочной космической «гигантки».
Ученые обнаружили, что яркая область фотонного кольца вокруг черной дыры M87* сместилась, предположительно из-за турбулентности в аккреционном диске. Сравнение наблюдений 2017 и 2018 годов подтвердило это смещение и выявило сдвиг наблюдаемой оси вращения черной дыры на 30 градусов за год.
Снимок слева вверху — это EHT-изображение M87*, сделанное во время наблюдений в 2018 и 2017 годах; посередине: пример двух имитационных изображений общей теории относительности по магнитогидродинамике (GRMHD) в разное время; справа — тот же имитационный снимок, но для соответствия разрешению изображения черной дыры EHT он был размыт.
“Среда аккреции черных дыр турбулентна и динамична. Поскольку мы можем рассматривать наблюдения в 2017 и 2018 годах как независимые измерения, мы можем ограничить окружающую среду вокруг черной дыры с совершенно новой точки зрения.”
M87: космический гигант
Сообщается, что результаты наблюдений в 2018 году еще раз подтвердили существование светящегося кольца, впервые захваченного в 2017 году, диаметром около 43 микросекунд дуги, что в высшей степени согласуется с предыдущим теоретическим предсказанием о том, что черная дыра имеет массу в 6,5 миллиарда солнц, предсказанную учеными. Стоит отметить, что самая яркая область гало смещена на 30 градусов против часовой стрелки. Это движение считается естественным результатом турбулентности аккреционного диска вокруг черной дыры.
Тот факт, что нижняя часть кольца черной дыры самая яркая, также показывает направление вращения черной дыры.
«Расположение самой яркой области в 2018 году также подтвердило нашу предыдущую интерпретацию ориентации черной дыры в наших наблюдениях 2017 года: ось вращения черной дыры направлена в сторону от Земли!»
Подобные M87, изменятся только в течение очень длительного периода времени
Лучано Резола, заведующий кафедрой теоретической астрофизики Университета Гете во Франкфурте, Германия, сказал, что ожидается, что огромные черные дыры, подобные M87, изменятся только в течение очень длительного периода времени, поэтому неудивительно, что наблюдения в 2017 и 2018 годах показывают много общего, указывая на то, что рабочее состояние черных дыр очень сложное. Окружающее аккреционное кольцо также изменится. Хотя эти изменения были неожиданными и произошли из-за аккреционного диска, они, казалось, не сильно изменились, но небольшие различия, обнаруженные учеными, очень важны для понимания реальной ситуации вблизи М87.
Чтобы более глубоко изучить эти различия, исследовательская группа также использовала недавно разработанную библиотеку изображений, сгенерированную большим количеством суперкомпьютеров (в три раза большую, чем библиотека изображений, используемая для интерпретации данных наблюдений за 2017 год), для оценки модели аккреции. Они обнаружили, что из-за относительно высокой изменчивости турбулентности, когда газ течет в направлении, противоположном направлению вращения черной дыры, это с большей вероятностью согласуется с многолетними наблюдениями.
«Когда газ по спирали попадает в черную дыру на расстоянии, он может течь либо в том же направлении, что и вращение черной дыры, либо в противоположном направлении. Наше исследование показало, что последняя ситуация, скорее всего, соответствует многолетним наблюдениям».
Черная дыра M87 в центре галактики M87
Сообщается, что анализ данных EHT за годы после M87 (2021 и 2022) уже ведется, что, как ожидается, обеспечит более строгие статистические ограничения и более глубокое понимание природы турбулентности вокруг черной дыры M87.
Черная дыра M87 в центре галактики M87 — одна из самых известных черных дыр, наблюдаемых человечеством на сегодняшний день. Его масса огромна, около 6,5 миллиардов масс Солнца (масса черной дыры в центре Млечного Пути примерно в 4,31 миллиона раз больше массы Солнца), он расположен в области ядра галактики M87, и оттуда простирается струя длиной 5000 световых лет.
Из-за своей чрезвычайной гравитации и уникальной физической среды M87 стал важным объектом для астрономов при изучении физики и космологии черных дыр. Благодаря непрерывному наблюдению и анализу передового наблюдательного оборудования, такого как EHT, я верю, что в будущем появятся еще более удивительные открытия о M87* и физике черных дыр.