Астрономы впервые зафиксировали на одном снимке тень черной дыры в центре галактики Мессье 87 (M87) и мощный выброс вещества, исходящий от нее. Это наблюдение стало возможным благодаря использованию глобальной сети радиотелескопов Global Millimetre VLBI Array (GMVA), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) и Гренландского телескопа (GLT). Этот уникальный снимок открывает новые горизонты для понимания механизмов образования космических струй — одного из самых загадочных явлений астрофизики.
Черные дыры и их космические струи
Большинство галактик скрывают в своих центрах сверхмассивные чёрные дыры. Хотя эти объекты известны тем, что поглощают окружающую материю, они также могут выбрасывать мощные струи вещества, которые простираются далеко за пределы их родительских галактик.
Как именно возникают такие выбросы, остается одной из ключевых загадок современной астрономии. «Мы знаем, что струи исходят из окрестностей черных дыр, но до сих пор не до конца понимаем их механизм», — объясняет Ру-Сен Лу из Астрономической обсерватории в Шанхае (Китай).
Чтобы изучить это явление, учёные стремились наблюдать струи как можно ближе к чёрной дыре. Именно это удалось сделать с помощью нового снимка: он демонстрирует, как нижняя часть струи соединяется с веществом, вращающимся вокруг сверхмассивной чёрной дыры в галактике M87.
Галактика M87 находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли и содержит чёрную дыру, масса которой в 6,5 миллиардов раз превышает массу Солнца.
Что показывает новый снимок?
Ранее ученые могли наблюдать либо область рядом с черной дырой, либо саму струю, но никогда одновременно. «Этот новый снимок дает нам целостное представление о проблеме, показывая как область вокруг черной дыры, так и струю одновременно», — добавляет Дже-Янг Ким из Университета Кёнпук в Южной Корее и Института радиоастрономии Макса Планка (Германия).
На изображении видна струя, возникающая вблизи чёрной дыры, а также так называемая «тень» чёрной дыры. Когда материя вращается вокруг чёрной дыры, она нагревается и испускает свет. Чёрная дыра искривляет и поглощает часть этого света, создавая характерную кольцевую структуру при наблюдении с Земли. Тёмная область в центре кольца — это тень чёрной дыры, которая была впервые зафиксирована телескопом Event Horizon Telescope (EHT) в 2017 году.
Разница между новым снимком и EHT
Хотя оба изображения основаны на данных, полученных сетью радиотелескопов, они отличаются длиной волны наблюдений. Новый снимок показывает радиоизлучение на длине волны 3,5 мм, в то время как EHT работал на длине волны 1,3 мм.
«На этой длине волны мы можем видеть, как струя выходит из кольца вокруг центральной сверхмассивной чёрной дыры», — объясняет Томас Кричбаум из Института радиоастрономии Макса Планка.
Кроме того, размер кольца, наблюдаемого сетью GMVA, примерно на 50% больше, чем на снимке EHT. «Чтобы понять физическую причину этого, мы провели компьютерное моделирование различных сценариев», — говорит Кейичи Асада из Academia Sinica (Тайвань).
Результаты показывают, что новый снимок позволяет увидеть больше материи, падающей к черной дыре, чем это было возможно с помощью EHT.
Перспективы будущих исследований
Планируется дальнейшее изучение области вокруг чёрной дыры в центре M87 на разных радиочастотах. Это позволит учёным глубже исследовать природу излучения струи.
«Предстоящие годы будут захватывающими, поскольку мы сможем узнать больше о том, что происходит вблизи одной из самых загадочных областей Вселенной», — заключает Эдуардо Рос из Института радиоастрономии Макса Планка.
Значение открытия
Эта работа не только расширяет наши знания о природе чёрных дыр, но и помогает лучше понять процессы, происходящие в их окрестностях. Изучение таких явлений, как космические струи, может пролить свет на эволюцию галактик и структуру Вселенной в целом.
Как вы думаете, какие ещё загадки чёрных дыр могут быть раскрыты в ближайшие десятилетия? Поделитесь своими мыслями в комментариях!