Телескоп Event Horizon (EHT) недавно внимательно изучил активную галактику Центавр А. Новое изображение показывает поток вещества и плазмы, выбрасываемый на высокой скорости через центральную черную дыру в космос, с беспрецедентной детализацией. Можно сказать, что EHT, всемирная сеть радиотелескопов, добавила еще одну главу в долгую историю исследований этого объекта.
Центавр А — яркая галактика, обнаруженная еще в 19 веке. Джон Гершель обнаружил его, наблюдая южное небо с мыса Доброй Надежды в 1834–1838 годах. В своем каталоге, опубликованном через девять лет после его возвращения из экспедиции, он описывает ее как необычную туманность, «разрезанную широким темным поясом». С тех пор он практически непрерывно тестировался на всех возможных длинах волн. С конца 1940-х годов также на радиоволнах, благодаря развитию радиоастрономии — дисциплины, которая открыла ученым совершенно новое окно в космос.
Иногда бывает так, что научному методу требуется немного больше времени, чтобы стать стандартом и открыть новые горизонты исследований. Ярким примером является радиоастрономия. В начале 1930-х годов физик Карл Янский по поручению американских лабораторий компания Bell Telephone Laboratories занималась поиском источников загадочного и нежелательного шума в радиопередачах. В то время тревожные звуки были обычным явлением. Летом 1931 года Янский прослушивал радиоволны и их помехи с помощью большой антенны собственной конструкции, состоящей из ряда мачт. Он быстро обнаружил источник беспокойства: шторм. Тогда он был бы вполне удовлетворён, если бы не наткнулся на другое странное ровное шипение, которое, казалось, исходило от источника, движущегося по небу со скоростью звёзд, а значит, и с вращением Земли, то есть с периодом 23 часы, 56 минут и четыре секунды.
Вскоре стало ясно, что этот рассеянный шум должен исходить из глубокого космоса. Об этом открытии сообщили главные американские газеты. Впрочем, в этом мало кто интересовался, но Янский не сдавался и в итоге добился успеха. Излучение всегда принимается, когда антенна направлена на галактику, писал он в 1935 году. Он имел в виду, конечно, ленту нашего Млечного Пути, в которой находятся сотни миллиардов звезд, в том числе и Солнце. Можно сказать, что именно тогда возникла новая отрасль науки: радиоастрономия .
Другие ученые поначалу не были в этом убеждены. Но один из них , Гроте Ребер , внимательно читал публикации Янского и видел потенциал его научной методологии. Будучи способным радиолюбителем, он вскоре построил почти десятиметровую полностью подвижную радиотелескопическую тарелку и разместил ее в своем саду в Уитоне, штат Иллинойс. В свободное время он направлял антенну на Галактику. Что немаловажно, в отличие от классических астрономов, ему даже не приходилось ждать ясного неба, а также он мог вести радионаблюдения днем. Он проводил их на разных радиочастотах с 1937 по 1943 год, когда опубликовал результаты своего полного обзора неба.
Только после Второй мировой войны ученые в полной мере осознали возможности, открываемые новым радиоокном во Вселенную. Все больше и больше астрономов посвящали свое время радиоастрономии. Но что на самом деле наблюдали и до сих пор наблюдают с помощью идущих к нам из космоса радиоволн? Радиоизлучение похоже на длинноволновую версию видимого света, невидимую для наших глаз, но обнаруживаемую специальными детекторами и антеннами. Сегодня, после нескольких десятилетий исследований, мы уже знаем, что космическое радиоизлучение исходит из самых разных источников. Например, нетепловое радиоизлучение производится электронами высокой энергии, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света, по спиральным траекториям вокруг силовых линий магнитного поля, присутствующих в галактиках. Затем мы говорим синхротронное излучение . В свою очередь тепловое (тепловое) излучение генерируется как побочный эффект тепла космических объектов, таких как туманности, содержащие горячий газ и пыль.
Если бы у нас были специальные «радиоглазки», небо выглядело бы совсем по-другому. Звезды были бы едва видны. Но мы могли легко увидеть протяженные космические облака и остатки сверхновых. Млечный Путь будет иметь яркую полосу радиоизлучения с очень сложной структурой. Но в этом случае особенно выделялся бы один отдельный объект над плоскостью нашей галактики: это активная галактика Центавр А, также известная как NGC 5128 .
Вскоре после Второй мировой войны астроном Джон Болтон и его соавторы опубликовали важную статью в журнале Nature. Группа первопроходцев начала отождествлять космические радиоисточники с объектами, известными из оптического неба и оптических каталогов. Среди прочего, было обнаружено радиоизлучение со стороны NGC 5128. Таким образом, работа позволила идентифицировать ранее известные сильные радиоисточники, такие как Центавр A, а также Дева A и Телец A, с их оптическими аналогами (то есть галактиками NGC 5128). , Мессье 87) и Крабовидная туманность, остаток сверхновой). Bolton Group сделала нечто действительно новаторское. Сама работа была довольно необычной, поскольку разрешение радиотелескопа, использованного для этого исследования, было довольно низким.
В радиоастрономии существует зависимость, что чем больше длина волны, на которой мы наблюдаем, тем ниже будет разрешающая способность таких наблюдений. Например, монету в 2 евро все еще можно увидеть с расстояния около 2 км в небольшой оптический телескоп. Но если бы та же монета излучала радиоволны, понадобилась бы антенна диаметром почти 7 км, чтобы сделать ее даже видимой и узнаваемой на длине волны 5 см. Вот почему радиотелескопы, используемые в радиоастрономии, в основном имеют большие размеры. По этой же причине в таких наблюдениях используется и метод интерферометрии.
Телескоп горизонта событий также работает по этому принципу . На самом деле это восемь отдельных радиотелескопов, разбросанных по всему миру. Вместе, соединенные электронным способом, они действуют как одна большая антенна диаметром, равным наибольшему расстоянию между задействованными в проекте радиотелескопами. Это приводит к тому, что диаметр «виртуальной» антенны равен всей Земле. Он принимает радиоизлучение на длине волны 1,3 мм, и при этом разрешение аж в одну 20-миллионную угловой секунды (это очень хорошее значение, теоретически позволяющее, если бы можно было как-то опустить кривизну Земля, чтобы читать газету в Нью-Йорке человеком, находящимся в Мюнхене).
EHT также произвела культовое, первое в истории теневое изображение черной дыры , представленное публике 10 апреля 2019 года. Используемые в нем наблюдательные данные для гигантской эллиптической галактики М87 были зарегистрированы в 2017 году. Но не все знают, что в то время аналогичная программа наблюдений охватывала и галактику Центавр А.
На опубликованном сейчас фото видно сердце этой галактики, где притаилась ее сверхмассивная черная дыра с массой около 55 миллионов солнечных масс (!). Здесь мы видим, что из ее окрестностей исходит — как и в случае с наиболее активными галактиками — поток материи, простирающийся симметрично на несколько сотен тысяч световых лет в космос. Это так называемые галактические джеты.
Однако не на этом ли заканчиваются наши возможности, когда дело доходит до исследования объекта Центавр А? Благодаря своему расположению на юге неба эта галактика получила возможность оказаться в фокусе больших оптических телескопов относительно поздно, так как они были построены в южном полушарии Земли всего четыре десятилетия назад. Однако в Австралии мощные радиоантенны слушали небо еще в 1960-х годах, поэтому Центавр А также наблюдался в длинноволновом спектре. И хотя ученые до сих пор многое открыли об этой галактике, включая тот факт, что она, вероятно, столкнулась с небольшой спиральной галактикой миллионы лет назад, а затем постепенно полностью поглотила ее, она, вероятно, до сих пор скрывает от нас много тайн.