В центре многих галактик расположена сверхмассивная черная дыра. Иногда такие небесные объекты выбрасывают мощные струи высокоэнергетической материи, которые простираются далеко за пределы галактики-хозяина. Впервые ученые сделали снимок сверхмассивной черной дыры и ее джета одновременно.
M87* — это сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87, расположенной в 55 миллионов световых лет от нас. В 2017 году стало известно об этом объекте благодаря фотографии, полученной телескопом Event Horizon Telescope (EHT). Это первое в истории реальное изображение тени сверхмассивной черной дыры.
М87* в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. Другие наблюдения отдельно сфотографировали область около черной дыры и релятивистскую струю, испускаемую ею. Теперь, используя данные 2018 года с радиотелескопов GMVA (Gloval Millimeter VLBI Array), ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) и GLT (GreenLand Telescope), удалось запечатлеть обе структуры на одном снимке.
Беспрецедентное изображение
Изображение, полученное радиотелескопами, уникально. На нём видна тень чёрной дыры — темная область в центре яркого кольца, впервые запечатленного EHT в 2017 году. Материя, вращаясь вокруг чёрной дыры, нагревается и излучает свет, образуя кольцевую структуру, которую можно наблюдать с Земли.
В отличие от фотографии 2017 года, эта содержит данные на более длинной радиоволне — 3,5 мм вместо 1,3 мм. На такой длине волны видна струю материала, выброшенного с релятивистскими скоростями за пределы кольца света вокруг центральной сверхмассивной черной дыры.
Размер кольца, увиденного сетью GMVA, приблизительно наполовину больше, чем изображение, полученное EHT. Для объяснения этого различия исследователи применили численное моделирование различных сценариев. Результаты показывают, что на новом изображении заметно больше материала, падающего в сторону черной дыры, чем наблюдалось ранее с помощью EHT.
Радиотелескопы необходимы для понимания происходящего в самых экстремальных и загадочных областях Вселенной. Новое изображение M87* появилось благодаря кампании наблюдений 2018 года. В ходе неё сеть радиотелескопов, разбросанных по всему миру, объединилась в виртуальный телескоп размером с Землю. Собранные данные объединяются с помощью интерферометрии, которая синхронизирует сигналы от каждого отдельного объекта.
Такая масштабная сеть способна регистрировать мельчайшие нюансы у чёрной дыры M87. Включает:
- Глобальная сеть телескопов (GMVA), включающая четырнадцать радиотелескопов, расположенных в Европе и Северной Америке.
- Состоящий из 66 антенн комплекс ALMA, размещённый в чилийской пустыне Атакама на юге земного шара, благодаря своей позиции и чувствительности имел решающее значение для этих наблюдений.
- 12-метровый GLT в Туле, Гренландия.
Вопрос о том, как черные дыры создают столь мощные струи вещества, долгое время остается открытым.
«Зная о выбросе струй из зоны околочерных дыр, мы желаем разобраться в механизме этого процесса. Для прямого изучения требуется наблюдение за началом струи в непосредственной близости к черной дыре. «.
Наблюдения с помощью сети телескопов позволят выяснить, как сверхмассивные черные дыры запускают мощные джеты. Исследователи будут наблюдать область вокруг M87* на разных длинах радиоволн для детального изучения выброса джета и распутания сложных процессов вблизи сверхмассивной черной дыры.