Наблюдения на более высокой частоте помогают отделить свет, искривленный горизонтом событий, от горячего газа, закручивающегося вокруг сверхмассивной черной дыры.
Международная коллаборация «Телескоп горизонта событий» (EHT) сообщила о достижении «самого высокого разрешения» при наблюдении с поверхности Земли за черной дырой, скрывающейся в самом сердце далекой галактики. В ходе тестового наблюдения EHT обнаружил свет от далеких галактик на частоте 345 ГГц, что соответствует длине волны 0,87 мм.
EHT — это глобальная сеть радиотелескопов, работающих вместе для создания виртуального телескопа размером с Землю. Ранее исследователи проекта показали, как выглядят сверхмассивные черные дыры в центре галактики M87 и Млечного Пути, а также нашли фотонное кольцо в галактике M87.
Первые снимки сверхмассивных черных дыр, опубликованные ранее, получили на основе анализа радиоволн на частоте 230 ГГц, рассказывают участники проекта. На этих снимках яркое кольцо, которое образовалось в результате искривления света в гравитационном поле черной дыры, все еще выглядело размытым. С помощью анализа света на большей частоте до 345 ГГц исследователи ожидают получение на 50% более четких изображений черных дыр с Земли в будущем.
Смоделированное изображение, которое показывает как четкость снимка сверхмассивной черной дыры M87* меняется при увеличении частоты наблюдаемых радиоволн. Изображение: EHT, D. Pesce, A. Chael
EHT использует для наблюдения технику интерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI). Чтобы получить изображения с более высоким разрешением, у астрономов есть два варианта: увеличить расстояние между радиотелескопами или вести наблюдения на более высокой частоте. Поскольку Телескоп горизонта событий уже покрывал всю планету, для повышения разрешения требовалось расширить частотный диапазон сети.
Чтобы понять, почему это прорыв, подумайте о количестве дополнительных деталей, который вы получаете при переходе от черно-белых фотографий к цветным. Это новое «цветное зрение» позволяет нам отделить эффекты гравитации Эйнштейна от горячего газа и магнитных полей, которые питают черные дыры и запускают мощные струи, струящиеся на галактические расстояния.
Шеперд Доулман, астрофизик и директор-основатель EHT
Призма расщепляет белый свет на радугу цветов, потому что разные длины волн проходят через стекло с разной скоростью. Но гравитация изгибает весь свет одинаково, поэтому теория Эйнштейна предсказывает, что размер колец, видимых EHT, должен быть одинаковым как на 230 ГГц, так и на 345 ГГц, в то время как горячий газ, закручивающийся вокруг черных дыр, будет выглядеть по-разному.
Смоделированное изображение сверхмассивной черной дыры M87* на основе наблюдения на разных частотах. Источник: EHT, D. Pesce, A. Chael
Возможность наблюдать ночное небо с помощью отдельных телескопов на частоте 345 ГГц существовала и раньше. Но синхронной работе множества телескопов мешало то, что водяной пар в атмосфере поглощает волны на частоте 345 ГГц гораздо сильнее, чем на частоте 230 ГГц, ослабляя сигналы от черных дыр. Для повышения чувствительности EHT исследователи увеличили полосу пропускания приборов и дождались хорошей погоды на всех участках наблюдения.
Читать далее:
Ученые нашли «секрет» Большого взрыва: это путь к новой физике
В нашей галактике нашли еще черную дыру: что в ней особенного
Ученые назвали последствия самой мощной геомагнитной бури: что ждет Землю
Изображение на обложке: EHT, D. Pesce, A. Chael